DE112004001161T5

DE112004001161T5 - Hydraulische Schlagvorrichtung

Info

Publication number: DE112004001161T5
Application number: DE112004001161T
Authority: DE
Inventors: Osamu Kobe Hori; Atsushi Kobe Fujimoto
Original assignee: KONAN CONSTRUCTION MACHINERY C; Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: KONAN CONSTRUCTION MACHINERY C; Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2007-02-15
Also published as: JP2005014134A; JP4488694B2; WO2005000532A1

Abstract

Hydraulische Schlagvorrichtung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und so ein Meißel bewegt wird, gekennzeichnet durch:
eine Bremskammer, die durch den Schlagkolben hermetisch abgeschlossen wird, wenn sich der Schlagkolben über seine reguläre Schlagposition hinaus für eine bestimmte Entfernung in Schlagrichtung des Meißels bewegt;
ein Hubkontrollventil, dass ein Signal aussendet um den Schlag zu verkürzen und die Schlagkraft zu drosseln, wenn der Druck der Bremskammer einen vorbestimmten Wert übersteigt; und
einen Haltemechanismus, der das Hubkontrollventil eine bestimmte Zeit in seiner Schaltungsposition hält.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Schlagvorrichtung, bei der ein Kolben vor- und zurück bewegt und so ein Meißel bewegt wird, und insbesondere eine Technik, mit der der Kolbenhub nach dem jeweiligen Härtegrad des zu bearbeitenden Objekts automatisch ausgerichtet wird.
Hintergrund der Erfindung
Ein Beispiel für herkömmliche Schlagvorrichtungen, bei denen der Kolbenhub nach dem jeweiligen Härtegrad des zu bearbeitenden Objekts automatisch ausgerichtet wird, kann z.B. in der japanischen Auslegeschrift JP H5-85311B gefunden werden.
Konkret werden die momentanen Druckschwankungen in einer unteren bzw. oberen Kammer, die in dem Moment entstehen, wenn der Schlagkolben bewegt wird, mit einem Referenzdruck verglichen und eine den Druckunterschieden gemäß entstehende Regulierungsflussmenge als operatives Mittel genutzt.
Zum Beispiel wird die Schlagkraft oder die Schlagzahl angepasst, indem entweder der Betriebsdruck durch eine Veränderung der Position der Spule, die den Ausstosskanal steuert, verändert wird, oder die Position eines Schiebeventils zur Auswahl des Hubs durch die vom Druckunterschied abhängige Regulierungsflussmenge verändert wird, und so der Hub des Schlagkolbens variiert wird.
Allerdings ist bei den oben beschriebenen herkömmlichen Geräten keine Funktion vorgesehen, die die Position der Spule oder des Schiebeventils zur Auswahl des Hubs aufrechterhalten und wieder lösen kann. Herkömmliche Geräte sind daher nicht effektiv, da eine gewisse Redundanz vorgesehen werden muss, um die Spule oder das Schiebeventil zur Auswahl des Hubs solange in der benötigten Position zu halten, bis die Flussmenge, die den gemessenen Druckschwankungen entspricht, ein- und wieder abgelassen wird. Außerdem kann die oben beschriebene Hubkontrolle im Falle dass eine Flüssigkeit verwendet wird, deren Viskosität sich ähnlich wie beim Öl mit der Temperatur verändert, nicht präzise durchgeführt werden, da die Temperatur der Flüssigkeit eine nicht unerhebliche Wirkung hat.
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schlagvorrichtung bereitzustellen, die auf den Zustand der Schläge reagiert und so den Hub des jeweils nächsten Schlages automatisch variiert und gleichzeitig eine effektive und präzise Kontrolle des Hubs durchführt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorgenannten Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Schlagvorrichtung, gemäß der vorliegenden Erfindung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und so ein Meißel bewegt wird, gekennzeichnet durch eine Bremskammer, die durch den Schlagkolben hermetisch abgeschlossen wird, wenn sich der Schlagkolben über seine reguläre Schlagposition hinaus für eine bestimmte Entfernung in Schlagrichtung des Meißels bewegt, ein Hubkontrollventil, dass ein Signal aussendet um den Hub zu verkürzen und die Schlagkraft zu drosseln, wenn der Druck der Bremskammer einen vorbestimmten Wert übersteigt und einen Haltemechanismus, der das Hubkontrollventil eine bestimmte Zeit in seiner Schaltungsposition hält.
Ferner kann die genannte Konstruktion versehen sein mit einem Versorgungsmechanismus, der die Bremskammer mit Betriebsflüssigkeit versorgt, so dass der den Schlagkolben wieder herausgezogen wird, wenn der Schlagkolben bei der Einleitung eines Schlags in die Bremskammer eingedrungen ist.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Gesamtkonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Darstellung der Leitungskonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Hubs des Schlagkolbens.
4 ist eine vergrößerte Darstellung einer anderen Leitungskonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine vergrößerte Darstellung einer weiteren Leitungskonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Bester Weg, die Erfindung auszuführen Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt.
Ausführungsbeispiel 1
1 ist eine Darstellung der Gesamtkonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung.
Eine solche Schlagvorrichtung 1 ist im Allgemeinen als Aufsatz auf ein Bauwerkzeug, wie z.B. eine hydraulischen Schaufel montiert, bedient sich einer Betriebsflüssigkeit, mit der sie aus einer hydraulischen Quelle versorgt wird und wird zur Zerkleinerung von Beton und Stein in Steinbrüchen oder auf Baustellen benutzt.
Zunächst wird eine Übersicht der Schlagvorrichtung 1 erläutert.
Die Schlagvorrichtung ist mit einem Schlagkolben 2 ausgestattet, an dem zwei Druckrezeptorflächen PS1 und PS2 unterschiedlich großer Fläche (PS1 > PS2) vorgesehen sind, wobei dafür gesorgt wird, dass auf die Druckrezeptorfläche PS2 mit der kleineren Fläche aus der hydraulischen Quelle durch eine hydraulische Schaltung stets Hochdruck einwirkt, und auf die Druckrezeptorfläche PS1 mit der größeren Fläche aus der hydraulischen Quelle durch die hydraulische Schaltung alternierend Hoch- und Niederdruck einwirkt. Die Schlagvorrichtung 1 ist so konstruiert, dass wenn nun auf die Druckrezeptorfläche PS1 Niederdruck einwirkt, durch den Hochdruck, der auf die Druckrezeptorfläche PS2 einwirkt, ein Rückhub von einem Schlagkolben 2 ausgelöst wird, während das Gas entgegen dem Gasdruck an der oberen Druckrezeptorfläche PS0 des Schlagkolbens 2 komprimiert wird. Und wenn auf die Druckrezeptorfläche PS1 Hochdruck einwirkt, wird durch diesen Hochdruck und den Gasdruck ein Schlaghub ausgelöst. Ferner ist die Schlagvorrichtung 1 so konstruiert, dass falls der Schlagkolben 2 über seine theoretisch festgelegte reguläre Schlagposition hinaus ein bestimmtes Stück in Schlagrichtung niedergeht, durch den Schlagkolben 2 eine hermetisch abgeschlossene Bremskammer 13 gebildet wird.
Im Folgenden wird der konkrete Aufbau der Schlagvorrichtung 1 erklärt.
1 zeigt ein Gehäuse C aus einer Zylinderkammer C1, in der der Schlagkolben 2 in axialer Richtung frei hin- und hergleitend aufgenommen ist, einer Meißelkammer C2, in der ein Meißel 3 aufgenommen ist, und die mit einem Ende der Zylinderkammer C1 (dem unteren Ende) verbunden ist, sowie einer Gaskammer C3, die mit dem anderen Ende der Zylinderkammer C1 (dem oberen Ende) verbunden ist, und in der ein Gas wie z.B. Stickstoff eingeschlossen ist.
Der Schlagkolben 2 umfasst zwei Abschnitte 2a und 2b mit großem Durchmesser, die um einen bestimmten Abstand voneinander beabstandet in der Mitte des Schlagkolbens 2 vorgesehen sind und deren umlaufende Oberflächen innerhalb der Zylinderkammer C1 frei hin- und hergleiten können. Das Ende eines oberen Achsenabschnitts 2c, welcher mit dem Abschnitt 2a mit großem Durchmesser verbunden ist, ist so angeordnet, dass es in das Innere der Gaskammer C3 hineinragt, wohingegen das Ende eines unteren Achsenabschnitts 2d, welcher mit dem Abschnitt 2b mit großem Durchmesser verbunden ist, so angeordnet ist, dass es in die MeiBelkammer C2 hineinragt.
Ferner sind der obere Achsenabschnitt 2c und der untere Achsenabschnitt 2d so ausgelegt, dass der obere Achsenabschnitt 2c einen kleineren Durchmesser aufweist als der untere Achsenabschnitt 2d, mit dem Ergebnis dass die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser größer ist als die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser (PS1 > PS2).
Weiterhin sind in die Zylinderkammer C1 in Achsenrichtung mehrere Nuten 4 bis 8 ringförmig ausgebildet. Diese Nuten 4 bis 8 sind nacheinander vom oberen Ende (linke Seite) bis hin zum unteren Ende (rechte Seite) der Zylinderkammer C1 angeordnet. Die Nute 4 ist zwischen dem oben genannten oberen Achsenabschnitt 2c und der Zylinderkammer C1 angeordnet, so dass sie zu einer Einlaufkammer 9 hin offen ist, während die Nute 8 so angeordnet ist, dass sie zu einer zwischen dem unteren Achsenabschnitt 2d und der Zylinderkammer C1 gebildeten Einlaufkammer 10 hin offen ist. Wie 1 zeigt, sind die Nuten 5 und 6 mittels einer ringförmigen Nute 11, die zwischen den Abschnitten 2a und 2b mit großem Durchmesser und einem Achsenabschnitt 2e gebildet ist, verbunden, wenn der Schlagkolben 2 in seine theoretische Schlagposition L gebracht ist. In diesem Zustand ist die Nute 5 durch eine Leitung 12 mit einem Tank T verbunden, wodurch Niederdruck erzeugt wird.
An die Zylinderkammer C1, die das untere Ende der Nute 8 bildet, ist eine Bremskammer 13 so angeordnet, dass wie in 1 dargestellt, die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser nicht in das Innere der Bremskammer 13 hineinragt, wenn der Schlagkolben 2 in seine theoretische Schlagposition L gebracht ist.
Die Nuten 4 bis 8, sowie die Bremskammer 13 sind mit den hydraulischen Leitungen, die in die unten erläuterte hydraulische Schaltung eingebaut sind, verbunden.
Die Meißelkammer C2 ist der Bereich, der den Meißel 3 umfasst, und ist so angeordnet, dass der Meißel 3 das vordere Ende der Meißelkammer C2 um eine bestimmte Länge überragt, und wenn der Schlagkolben 2 bis in die theoretische Schlagposition L bewegt wurde, dann stößt der Schlagkolben 2 an das hintere Ende der Meißelkammer C2.
Die Gaskammer C3 führt dem Schlagkolben 2 gemäß dem Gasdruck in ihrem Innern Energie in Schlagrichtung zu. Anders ausgedrückt bildet das Ende des oberen Achsenabschnitts 2c, das in das Innere der Gaskammer 3 ragt, eine Druckrezeptorfläche PS0, die den Gasdruck aufnimmt.
Im Folgenden wird anhand von 2 die konkrete Konstruktion der hydraulischen Schaltung erläutert.
Die Ausstossseite einer hydraulischen Pumpe P ist über eine Leitung 20 mit einem Kontrollventil 21 verbunden. Von der Leitung 20 aus zweigen eine Leitung 22 und eine Leitung 23 ab, wobei die Leitung 22 mit einer Antriebskammer CV2 auf der einen Seite des Kontrollventils 21 und die Leitung 23 mit der Nute 8 verbunden ist.
Das Kontrollventil 21 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, wobei die Antriebskammer CV1 durch eine Leitung 24 mit der Nute 6 verbunden ist, und welches durch ein hydraulisches Signal, das auf die Antriebskammer CV2 und die Antriebskammer CV1 einwirkt, zwischen einer oberen Position (A-Schaltung) gemäß 1 und 2 sowie einer unteren Position (B-Schaltung) umschalten kann.
Konkret unterbricht das Kontrollventil 21, wenn es in die A-Schaltung geschaltet ist, die Verbindung von der Leitung 20 mit einer Leitung 25, die mit der Nute 4 verbunden ist, und verbindet die Leitung 25 mit einer Leitung 26, die mit dem Tank T verbunden ist. Wenn also das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung geschaltet ist, ist die Nute 4 mit dem Tank T verbunden und die Einlaufkammer 9 steht unter Niederdruck.
Ist das Kontrollventil 21 aber in die B-Schaltung geschaltet, dann werden die Leitung 20 und die Leitung 25 miteinander verbunden, wodurch die Betriebsflüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe P durch die Nute 4 in die Einlaufkammer 9 fließt, in der Hochdruck erzeugt wird.
Anders ausgedrückt, wirken auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser je nach Schaltung des Kontrollventils 21 alternierend Hoch- und Niederdruck ein.
Von der Leitung 23 zweigen Leitungen 27 und 28 ab, wobei die Leitung 27 mit einem Hubkontrollventil 29 verbunden ist und die Leitung 28 mit einem Schaltventil 30 verbunden ist.
Das Hubkontrollventil 29 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, das über ein hydraulisches Signal, das mit Antriebskammern SV1, SV2 und SV3 verbunden ist, sowie durch die Wirkung einer Feder 51, zwischen einer oberen Position (B-Schaltung) gemäß 1 und 2 und einer unteren Position (A-Schaltung) umschalten kann.
Konkret heißt das, dass wenn das Hubkontrollventil 29 in die B-Schaltung geschaltet ist, dann ist die Leitung 27 über eine Leitung 31 mit der Antriebskammer SV2 verbunden, während die Antriebskammer V2 des Schaltventils 30 über eine Leitung 32 und 33 mit der Leitung 26 verbunden und an den Tank T angeschlossen ist.
Wenn das Hubkontrollventil 29 in die A-Schaltung geschaltet ist, dann ist eine Leitung 34, die von der Leitung 25 abzweigt, über die Leitung 31 mit der Antriebskammer SV2 verbunden und eine Leitung 35, die von der Bremskammer 13 abgeht, über die Leitung 32 mit der Antriebskammer V2 des Schaltventils 30 verbunden.
Ferner ist an die Antriebskammer SV1 des Hubkontrollventils 29 eine Leitung 38 angeschlossen, die von der Leitung 28 abzweigt, die wiederum von der Leitung 23 abzweigt.
Des Weiteren ist an die Antriebskammer SV3 des Hubkontrollventils 29 eine Leitung 40, die von der Leitung 35 abzweigt, angeschlossen.
Das Schaltventil 30 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, das über ein hydraulisches Signal, das mit den Antriebskammern V1 und V2 verbunden ist, sowie durch die Wirkung einer Feder S1, zwischen einer linken Position (B-Schaltung) gemäß 1 und 2 und einer rechten Position (A-Schaltung) umschalten kann.
Konkret heißt das, wenn das Schaltventil 30 in die B-Schaltung geschaltet ist, dann wird die Verbindung von einer Leitung 41, die mit der Leitung 35 und der Leitung 28 verbunden ist, und die Verbindung einer Leitung 43 aus der Nute 7 mit einer Leitung 42, die zu der Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21 führt, unterbrochen.
Wenn das Schaltventil 30 in die A-Schaltung geschaltet ist, ist die Leitung 28 mit der Leitung 41 und die Leitung 42 mit der Leitung 43 verbunden.
Die Antriebskammer V1 des Schaltventils 30 ist über eine Leitung 45, die von der Leitung 28 abzweigt, mit der Hochdruckleitung 23 verbunden. Des Weiteren ist in die Leitung 28 eine Drossel 46 und in die Leitung 41 ein Rückschlagventil 47 eingebaut.
Die Einzelheiten der Umschaltbewegungen aller Ventile, die auf hydraulischen Signalen beruhen, werden nun im Folgenden zusammen mit der Funktionsweise der Schlagvorrichtung 1 erläutert.
Zunächst sind die einzelnen Ventile umittelbar nachdem von der hydraulischen Pumpe P die Betriebsflüssigkeit in die in Schlagvorrichtung 1 gepumpt wurde wie folgt angeordnet.
Die Antriebskammer CV1 ist von der Leitung 24, der Nute 6, und der Nute 5 aus über die Leitung 12 mit dem Tank T verbunden und steht daher unter Niederdruck, wohingegen die Antriebskammer CV2 über die Leitung 22 unter Hochdruck gesetzt ist, woraus folgt, dass das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung geschaltet ist.
Das Hubkontrollventil 29 ist schon vor Beginn der Schlagbewegung durch die Feder S1 in die A-Schaltung geschaltet. Unmittelbar nachdem Betriebsflüssigkeit eingelassen wird, wird die Leitung 34, die unter Niederdruck steht, über die Leitung 31 mit der Antriebskammer SV2 verbunden und setzt sie unter Niederdruck. Die Antriebskammern SV1 und SV3 stehen unter Hochdruck und weil die Beziehung zwischen ihren Druckrezeptorflächen auf SV3 > SV1 voreingestellt ist, hält das Hubkontrollventil 29 seinen Schaltungszustand in der A-Schaltung.
Das Schaltventil 30 steht wegen der Versorgung der Antriebskammer V1 mit Betriebsflüssigkeit durch die Leitungen 28 und 45 unter ständigem Hochdruck und die Antriebskammer V2 wechselt je nach Schaltung des Hubkontrollventils 29 zwischen Hochdruck und Niederdruck. Da zu diesem Zeitpunkt, wie oben beschrieben, das Hubkontrollventil 29 in der Stellung A ist, wird der Hochdruck aus der Bremskammer 13 über die Leitungen 35 und 32 geleitet und die Antriebskammer V2 wird auf Hochdruck gesetzt. Die Antriebskammern V1 und V2 stehen nun zwar folglich beide unter Hochdruck, aber weil die Beziehung zwischen den Druckrezeptorflächen der Antriebskammern V1 und V2 auf V2 > V1 voreingestellt ist, ist das Schaltventil 30 in die A-Schaltung geschaltet.
In solch einer Anordnung der Ventile wird, wenn die Betriebsflüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe P gepumpt wird, das Drucköl über die Leitungen 20 und 23 von der Nute 8 in die Einlaufkammer 10 geleitet. So wirkt Hochdruck auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser ein, der Schlagkolben 2 komprimiert das Gas, das in der Gaskammer C3 eingeschlossen ist und es wird ein Rückhub zur linken Seite in 1 ausgeführt.
So wird, wenn der Rückhub ausgeführt ist und sich die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser bis zu einer Position zurückgezogen hat, in der die Nute 8 mit der Nute 7 verbunden ist, die Betriebsflüssigkeit, die von der Leitung 23 in die Nute 8 eingeführt wird, von der Nute 7 über die Leitung 43 in das Schaltventil 30 geleitet. Weil das Schaltventil 30 zu diesem Zeitpunkt seinen Schaltungszustand in der A-Schaltung hält, wird die Betriebsflüssigkeit durch das Schaltventil 30 und durch die Leitung 42 der Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21 zugeführt.
Dabei wird die Leitung 24, die mit der Leitung 42 verbunden ist, verschlossen, weil die Nute 6 von der Oberfläche des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 blockiert ist, und das Kontrollventil 21 schaltet in die B-Schaltung um, weil die Beziehung zwischen den Druckrezeptorflächen der Antriebskammern CV1 und CV2 auf CV1 > CV2 voreingestellt ist.
Die Betriebsflüssigkeit wird daher aus der hydraulischen Pumpe P durch die Leitung 23 aus der Nute 8 in die Einlaufkammer 10 und gleichzeitig durch die Leitung 25 aus der Nute 4 in die Einlaufkammer 9 geleitet. Folglich bewegt sich der Schlagkolben 2 in 1 nach rechts und schaltet auf Schlaghub um, da die Druckrezeptorflächen in der Beziehung P1 > P2 zueinander stehen.
Allerdings entsteht gleichzeitig in der Leitung 34, die von der Leitung 25 abzweigt, ein Hochdruck, der sich auch auf die Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 29 auswirkt, das in die A-Schaltung geschaltet ist und so aufgrund des voreingestellten Verhältnisses SV1 + SV2 > SV3 + Kraft der Feder S1, das Hubkontrollventil 29 in die B-Schaltung umschaltet.
Die Antriebskammer V2 des Schaltventils 30 wird durch das Umschalten des Hubkontrollventils 29 in die B-Schaltung auf Niederdruck gesetzt. Der Niederdruck in der Antriebskammer V2 bewirkt, dass der Flüssigkeitsdruck, der auf die Antriebskammer V1 einwirkt, das Schaltventil 30 in die B-Schaltung umschaltet.
Unmittelbar bevor der Schlagkolben 2 im Schlaghub den Meißel 3 bewegt, werden die Nute 6 und die Nute 5 über eine ringförmige Nute 11, die zwischen dem Abschnitt 2a mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 2b mit großem Durchmesser gebildet ist, miteinander verbunden. So wird die Leitung 24 über die Leitung 12 auf Niederdruck gesetzt und die Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21, die mit der Leitung 24 verbunden ist, fällt von Hoch- auf Niederdruck ab, woraufhin das Kontrollventil 21 durch den auf die Antriebskammer CV2 einwirkenden Hochdruck in die A-Schaltung umzuschalten beginnt.
Allerdings verfügt der Schlagkolben 2 zu der Zeit über eine ausreichende Beschleunigung in Schlagrichung und bewegt den Meißel 3, bevor das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung umschaltet.
Wenn in diesem Augenblick das zu schlagende Objekt hart ist, dringt der Meißel 3 nicht darin ein. Wenn also keine solche Veschiebung des Meißels 3 stattfindet, bewegt sich auch der Schlagkolben 2 nicht weiter in der Schlagrichtung des Meißels 3, sondern verbleibt in der in 1 dargestellten theoretischen Schlagposition L (reguläre Schlagposition).
Folglich dringt die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 in die Bremskammer 13 ein, so daß die Bremskammer 13 nicht hermetisch abgeschlossen wird und es entsteht in der Bremskammer 13 kein höherer Druck als der Hochdruck im regulären Betrieb.
Dadurch wirkt auch kein höherer Druck als der Hochdruck im regulären Betrieb auf die Antriebskammer SV3 des Hubkontrollventils 29 ein und das Hubkontrollventil 29 hält seine Schaltungsposition in der B-Schaltung.
Weil das Hubkontrollventil 29 seine Schaltungsposition in der B-Schaltung hält, hält auch das Schaltventil 30 seine Schaltungsposition in der B Schaltung, da auch auf die Antriebskammer V2 des Schaltventils 30 kein Hochdruck einwirkt.
Nachdem der Schlagkolben 2 auf diese Weise den Meißel 3 bewegt hat und das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung geschaltet ist, wird der Hochdruck, der auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 wirkt, über die Nute 4, die Leitung 25, das Kontrollventil 21 und die Leitung 26 in den Tank T zurückgeleitet, so dass ein Niederdruck in der Einlaufkammer 9 entsteht.
Infolgedessen wird der Schlagkolben 2 von der Einlaufkammer 10, ausgehend von der hydraulischen Pumpe P über die Leitungen 20, 23 und die Nute 8 mit Betriebsflüssigkeit versorgt und beginnt nun wieder seinen Rückhub.
So zieht sich der Schlagkolben 2 zurück, die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser erreicht die Nute 7, und auch wenn die Nute 8 mit der Nute 7 verbunden ist, bleibt das Schaltventil 30 in der B-Schaltung und die Leitung 43 unterbrochen. So wirkt durch die Leitungen 43 und 42 kein Hochdruck auf die Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21 ein und der Schlagkolben 2 setzt den Rückhub fort.
Als nächstes zieht sich der Schlagkolben 2 noch weiter zurück und wenn die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser die Nute 6 erreicht und eine Verbindung mit der Nute 8 herstellt, wirkt die Betriebsflüssigkeit, die aus der Nute 8 eingeführt wird, von der Nute 6 über die Leitung 24 auf die Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21 ein. Dadurch wird das Kontrollventil 21 wieder in die B-Schaltung geschaltet und die Betriebsflüssigkeit durch die Leitung 25, die Nute 4 in die Einlaufkammer 9 eingeführt. So wirkt auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser Hochdruck ein, was zur Folge hat, dass der Schlagkolben 2 wieder zu einem Schlaghub übergeht.
Dabei entsteht zwar Hochdruck auch in der Leitung 34, die von der Leitung 25 abzweigt, aber er wirkt sich nicht aus, da das Hubkontrollventil 29 sich weiterhin in der B-Schaltung befindet und die Verbindung mit der Leitung 31 unterbricht.
So bewegt der Schlagkolben 2 wie bereits erläutert den Meißel 3 und wenn der Meißel 3 nicht in das zu bearbeitende Objekt eindringt, entsteht wie erläutert in der Bremskammer 13 kein höherer Druck als der Hochdruck im regulären Betrieb. So bleiben auch das Hubkontrollventil 29 und das Schaltventil 30 ohne umzuschalten in der B-Schaltung, die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser geht bis zur Nute 6 zurück und aus dem Rückhub wird wie bereits erläutert wieder ein Schlaghub.
Das bedeutet, dass wenn das zu bearbeitende Objekt so hart ist, dass der Meißel 3 nicht in es hineindringt, die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser bis zur Nute 6 zurückgeht und einen Schlaghub ausführt, so dass ein langer Hub wiederholt ausgeführt wird (siehe 3).
Ist aber das zu bearbeitende Objekt weich, oder ist es hart und kann aber dennoch zerschlagen werden und der Meißel 3 wird vom Schlagkolben 2 bewegt und dringt in das zu bearbeitende Objekt hinein, dann läuft folgende Bewegung ab.
Dadurch dass der Meißel 3 in das zu bearbeitende Objekt eindringt, verschiebt sich auch der Schlagkolben 2 in Schlagrichtung, wodurch das Ende des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser (Druckrezeptorfläche PS2) des Schlagkolbens 2 über die Nute 8 hinweg in die Bremskammer 13 eindringt und in ihr einen hermetisch abgeschlossenen Raum erzeugt. Dies entspricht dem Fall, dass der Schlagkolben 2 sich für die Länge eines Hubs S (bestimmte Entfernung), wie in 3 dargestellt, zur Bremskammer 13 hinbewegt.
Die Betriebsflüssigkeit, die so in der Bremskammer 13 eingeschlossen ist, absorbiert die Energie aus der Bewegung des Schlagkolbens 2 und der Druck, der dann durch die Leitung 40 auf die Antriebskammer SV3 des Hubkontrollventils 29 einwirkt, steigt. Folglich, wenn der in der Bremskammer 13 angestiegene Druck der Betriebsflüssigkeit einen bestimmten Wert übersteigt und das Verhältnis SV3 + Kraft der Feder S1 > SV1 + SV2 eintritt, dann schaltet das Hubkontrollventil 29 von der A-Schaltung in die B-Schaltung um.
Durch diesen Vorgang wird die Leitung 34, die von der Leitung 25 abzweigt, über die Leitung 31 mit der Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 29 verbunden. Wenn dann das Kontrollventil 21 nun von der B-Schaltung in die A-Schaltung umgeschaltet hat, steht die Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 29 durch den Niederdruck in der Leitung 25 ebenfalls unter Niederdruck. So hält das Hubkontrollventil 29 aufgrund des festgelegten Verhältnisses SV3 > SV1 seine Schaltungsposition in der A-Schaltung.
Falls andererseits das Kontrollventil 21 das Umschalten von der B-Schaltung in die A-Schaltung noch nicht vollzogen hat, steht die Leitung 25 noch unter Hochdruck, der nun auf die Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 29, ebenso wie auf die Antriebskammer SV1 einwirkt. Allerdings ist der Hochdruck aus der Bremskammer 13, der auf die Antriebskammer SV3 einwirkt, ausreichend höher als der reguläre Betriebsdruck, weshalb das Verhältnis SV3 + Kraft der Feder S1 > SV1 + SV2 unverändert und das Hubkontrollventil 29 in der A-Schaltung geschaltet bleibt.
Das bedeutet, dass das Hubkontrollventil 29 in diesem Zustand ganz unabhängig von der Schaltung des Kontrollventils 21 in der A-Schaltung geschaltet bleibt.
Aus dem Schaltungszustand des Hubkontrollventils 29 in die A-Schaltung ergibt sich, dass der Hochdruck aus der Bremskammer 13 über die Leitung 35, das Hubkontrollventil 29 und die Leitung 32 auf die Antriebskammer V2 des Schaltventils 30 einwirkt. Daraus ergibt sich das Verhältnis V2 > V1 der Antriebskammern und das Schaltventil 30 schaltet von der B-Schaltung in die A-Schaltung um.
Das Umschalten des Schaltventils 30 in die A-Schaltung hat zur Folge, dass Hochdrucksbetriebsflüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe P über die Leitungen 23, 28 und 41 in die Bremskammer 13 zu strömen versucht, aber aufgrund des Druckes der Bremskammer 13, der höher als der Druck der Betriebsflüssigkeit ist, nicht in die Bremskammer 13 gelangt.
Wenn nun das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung umschaltet, entsteht über die Leitung 25 in der Einlaufkammer 9 Niederdruck. Der Druck, der auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 einwirkt, fällt ab und somit fällt auch der Druck der Bremskammer 13 ab. Folglich fließt die Betriebsflüssigkeit über das Rückschlagventil 47 durch die Leitungen 41 und 35 in die Bremskammer 13, wenn der Druck der Bremskammer 13 auf weniger als der Druck der Betriebsflüssigkeit sinkt, die aus der hydraulischen Pumpe P gefördert wird. Dadurch tritt die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 unverzüglich aus der Bremskammer 13 aus und der bereits erläuterte Rückhub setzt ein.
Da sich allerdings bei diesem Rückhub das Hubkontrollventil 29 sowie das Schaltventil 30 beide in der A-Schaltung befinden, setzt ein kurzer Hub S1 ein, wenn die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser die Nute 7 erreicht hat und ein Schlaghub eingleitet wird (siehe 3).
So ist es möglich, den nächsten Schlag automatisch zwischen einem kurzen Hub S1 und einem langen Hub S2 zu variieren, abhängig von der Verschiebung des Meißels 3 zum Zeitpunkt der Bewegung durch den Schlagkolben 2. Das heißt, der Abschnitt 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 bewegt sich für eine bestimmte Entfernung und schließt die Bremskammer 13 hermetisch ab und es ist möglich, die nächste Schlagbewegung je nachdem zu variieren ob in der Bremskammer 13 Hochdruck entsteht oder nicht.
Ferner kann man mit einer Konstruktion, die aus dem Hubkontrollventil 29, das im Hydraulikkreis vorgesehen ist und den Leitungen, die direkt mit dem Hubkontrollventil 29 verbunden sind, besteht (erfindungsgemäß ein Haltemechanismus, der das Hubkontrollventil eine bestimmte Zeit in seiner Schaltungsposition hält), den Hub des Schlagkolbens 2 effektiv und präzise kontrollieren, indem die Schaltungsposition des Hubkontrollventils 29 gehalten und durch das Schaltventil 30 das Kontrollventil 21 umgeschaltet wird und somit der Hub des Schlagkolbens 2 kontrolliert wird.
Darüberhinaus kommt es vor, dass in einer wie oben erläutert operierenden Schlagvorrichtung 1 vor Beginn der Schlagbewegung der Schlagkolben 2 durch den Gasdruck auf die niedrigste Position heruntergedrückt wird und der Abschnitt 2b mit großem Durchmesser in die Bremskammer 13 eindringt. Dies etwa geschieht häufig bei Auf und Abbrucharbeiten.
In so einem Fall kehrt die Schlagvorrichtung 1 folgendermaßen wieder zu ihrer normalen Schlagbewegung zurück.
Vor Beginn einer Schlagbewegung stehen das Hubkontrollventil 29 und das Schaltventil 30 jeweils durch die Federn S1 und S2 beide in der A-Schaltung.
Wenn in diesem Zustand der Schlagvorrichtung 1 von der hydraulischen Pumpe P Hochdruckbetriebsflüssigkeit zugeführt wird, dann schaltet das Kontrollventil 21 durch den der Antriebskammer CV2 zugeführten Hochdruck in die A-Schaltung und der Druck, der auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser einwirkt, sinkt auf Niederdruck.
Die Betriebsflüssigkeit wird zwar über die Leitung 23 der Nute 8 zugeführt, da diese aber durch den Abschnitt 2b mit großem Durchmesser verschlossen ist, ist es schwierig, die Betriebsflüssigkeit über die Nute 8 direkt auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser einwirken zu lassen.
Da nun die Betriebsflüssigkeit über die Leitung 28, die von der Leitung 23 abzweigt, das Schaltventil 30, die Leitungen 41 und 35 in die Bremskammer 13 geleitet wird, wirkt die Betriebsflüssigkeit auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser ein, wodurch der Schlagkolben 2 aus der Bremskammer 13 herausgezogen und ein Rückhub eingeleitet wird. Dieser Mechanismus, bestehend aus dem Schaltventil 30 und den Leitungen 23, 28, 35 und 41, ist der Versorgungsmechanismus, der die Bremskammer 13 mit Betriebsflüssigkeit versorgt. Das heißt, dass auch in einem solchen Fall durch die Versorgung der Bremskammer 13 mit Betriebsflüssigkeit durch den in dem Hydraulikkreis vorgesehenen Versorgungsmechanimus, der Schlagkolben 2 verläßlich aus der Bremskammer 13 herausgezogen und ein Rückhub ausgelöst werden kann.
Die Betriebsflüssigkeit wird von der Leitung 28, die von der Leitung 23 abzweigt, durch die Leitung 38, in die Antriebskammer SV1 des Hubkontrollventils 29 und durch die Leitung 45 in die Antriebskammer V1 des Schaltventils 30, über die Leitung 28, das Schaltventil 30, das Rückschlagventil 47 der Leitung 41 und die Leitung 40 in die Antriebskammer SV3 des Hubkontrollventils 29 und außerdem durch die Leitung 41, die Leitung 35, das Hubkontrollventil 29, die Leitung 32 in die Antriebskammer V2 des Schaltventils 30 geleitet.
Dabei ist die Feder S2 des Schaltventils 30 unter Berücksichtigung des Gasdrucks, der in dem Moment entsteht wenn der Schlagkolben 2 aus seiner Ruheposition vor Beginn einer Schlagbewegung das Gas komprimiert, bis die Bremskammer 13 mit der Nute 8 verbunden wird und unter Berücksichtigung des Gleichgewichts des hydraulischen Drucks zwischen Druckrezeptorfläche PS0 und der Druckrezeptorfläche PS2 des Schlagkolbens 2, so eingestellt, dass sie sich entgegengesetzt der Antriebskraft ausrichtet, die in etwa der Antriebskraft entspricht, mit der die Druckhydraulik auf die Antriebskammer V1 des Schaltventils 30 eingewirkt hat. Daher wird das Schaltventil 30 in der A-Schaltung gehalten, bis der Schlagkolben 2 den Rückhub ausgeführt und die Nute 8 freigegeben hat.
Allerdings wird auch das Hubkontrollventil 29 durch die Beziehung zwischen den Druckrezeptorflächen und durch die Feder S1 in der A-Schaltung gehalten, weil der Druck, der auf die Antriebskammer SV1 des Hubkontrollventils 29 einwirkt, so eingestellt ist, dass er in etwa gleich ist dem Druck, der auf die Antriebskammer SV3 einwirkt.
Folglich ist der nun ausgeführte Rückhub ein kurzer Hub S1, wenn die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser die Nute 7 erreicht und in einen Schlaghub übergeht.
So kann die Schlagbewegung schnell ausgeführt werden, auch wenn vor Ausführung der Schlagbewegung der Abschnitt 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 in die Bremskammer 13 eingedrungen ist, und ohne dass jedes Mal das Herausdrängen des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 aus der Bremskammer 13 durch Aufpressen des Meißels 3 im Einzelnen durchgeführt werden müsste.
Ausführungsbeispiel 2
4 zeigt eine andere Leitungskonstruktion einer hydraulischen Schlagvorrichtung gemäß der gegenwärtigen Erfindung. Ausgenommen der im folgenden beschriebenen hydraulischen Leitungen ist die Konfiguration von Verkleidung, Schlagkolben und Meißel, usw. die gleiche wie in Ausführungbeispiel 1, und es werden dieselben Bezugszeichen wie in Ausführungbeispiel 1 verwendet.
In diesem Hydraulikkreis ist eine Ventilkonstruktion vorgesehen, in der das Hubkontrollventil und das Schaltventil des in Ausführungsbeispiel 1 erläuterten Hydraulikkreis kombiniert werden, wie im Nachfolgenden genauer erklärt wird.
Die Ausstossseite der hydraulischen Pumpe P ist durch die Leitung 20 mit dem Kontrollventil 21 verbunden. Von der Leitung 20 zweigen die Leitungen 22 und 23 ab, und während die Leitung 22 mit der einen Antriebskammer CV2 des Kontrollventils 21 verbunden ist, führt die Leitung 23 zur Nute B.
Das Kontrollventil 21 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, die zwischen einer oberen Position (A-Schaltung) gemäß 4 und einer unteren Position (B-Schaltung), durch ein hydraulisches Signal, das auf die Antriebskammer CV1 und die Antriebskammer CV2 einwirkt, umgeschaltet werden kann, wobei die andere Antriebskammer CV1 durch die Leitung 24 mit der Nute 6 verbunden ist.
Konkret bedeutet das, dass wenn das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung geschaltet ist, dann wird die Verbindung zwischen der Leitung 25, die die Nute 4 mit der Leitung 20 verbindet, blockiert und die Leitung 25 mit der Leitung 26, die an den Tank T angeschlossen ist, verbunden. Folglich steht die Einlaufkammer 9 unter Niederdruck, da die Nute 4 mit dem Tank T verbunden ist, wenn das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung geschaltet ist.
Ferner werden die Leitungen 20 und 25 verbunden, wenn das Kontrollventil 21 in die B-Schaltung geschaltet ist, wodurch aus der hydraulischen Pumpe P Betriebsflüssigkeit durch die Nute 4 in die Einlaufkammer 9 geleitet wird und in der Einlaufkammer 9 Hochdruck erzeugt wird.
Das bedeutet, dass auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser je nach Schaltung des Kontrollventils 21 alternierend Hochdruck und Niederdruck einwirken.
Andererseits zweigt von der Leitung 23 eine Leitung 50 ab, die mit dem Hubkontrollventil 51 verbunden ist.
Das Hubkontrollventil 51 ist ein Umschaltventil mit zwei Positionen, welches zwischen einer oberen Position (B-Schaltung) gemäß 4 und einer unteren Position (A-Schaltung) durch ein hydraulisches Signal, sowie die Feder S3 umschalten kann, wobei das hyraulische Signal mit den Antriebskammern SV1, SV2 ud SV3 verbunden ist.
Die Leitung 50 ist über eine Leitung 52 mit der Antriebskammer SV1 verbunden, wenn das Hubkontrollventil 51 in die B-Schaltung geschaltet ist, während eine Leitung 53, die von der Leitung 50 abzweigt, über eine Leitung 55 mit der Antriebskammer SV2 verbunden ist.
Ferner ist, wenn das Hubkontrollventil 51 in die A-Schaltung geschaltet ist, die Leitung 50 über die Leitung 52 mit der Antriebskammer SV1 verbunden, eine Leitung 56, die von der Leitung 53 abzweigt, ist durch eine Leitung 59, die mit einem Rückschlagventil 58 versehen ist, verbunden mit einer Leitung 57, die die Bremskammer 13 mit der Antriebskammer SV3 verbindet. Außerdem ist eine Leitung 60, die von der Leitung 25 abzweigt, über die Leitung 55 verbunden mit der Antriebskammer SV2 und eine Leitung 61, die mit der Nute 7 verbunden ist, ist über eine Leitung 62 mit der Leitung 24 verbunden.
Darüberhinaus zweigt eine Leitung 64, die mit einem Rückschlagventil 63 versehen ist, von der Leitung 52 ab, die wiederum mit der Antriebskammer SV1 des Hubkontrollventils 51 verbunden ist, und führt zu der Leitung 23.
Die Umschaltvorgänge der einzelnen Ventile basierend auf den hydraulischen Signalen, werden im Folgenden zusammen mit der Funktionsweise der Schlagvorrichtung 1 näher erläutert.
Unmittelbar nachdem der Schlagvorrichtung 1 aus der hydraulischen Pumpe P Hochdruckbetriebsflüssigkeit zugeführt wurde, sind die einzelnen Ventile wie folgt angeordnet.
Die Antriebskammer CV1 wird, ausgehend von der Leitung 24, der Nute 6 und der Nute 5 über die Leitung 12 mit dem Tank T verbunden und in ihr Niederdruck erzeugt und in der Antriebskammer CV2 durch die Leitung 22 Hochdruck erzeugt, so dass das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung geschaltet ist.
Das Hubkontrollventil 51 ist vor Beginn der Schlagbewegung durch die Feder 53 in die A-Schaltung geschaltet. Unmittelbar nachdem Hochdruckbetriebsflüssigkeit eingeführt wird, wird die Leitung 60 auf der Niederdruckseite über die Leitung 55 mit der Antriebskammer SV2 verbunden und erzeugt Niederdruck, in der Antriebskammer SV2, wohingegen in den Antriebskammern SV1 und SV3 Hochdruck erzeugt wird. Da das Verhältnis der Druckrezeptorflächen der Antriebskammern SV1 und SV3 auf SV3 > SV1 voreigestellt ist, bleibt das Hubkontrollventil 51 in der A-Schaltung geschaltet.
Wenn die einzelnen Ventile auf diese Weise angeordnet sind und aus der hydraulischen Pumpe P Betriebsflüssigkeit zugeführt wird, gelangt das Hydrauliköl über die Leitungen 20 und 23 von der Nute 8 in die Einlaufkammer 10. Dadurch wirkt Hochdruck auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser und der Schlagkolben 2 führt einen Rückhub aus, wobei er durch die Bewegung das in der Gaskammer C3 eingeschlossene Gas komprimiert.
Wenn sich infolge des Rückhubs die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser bis zu einer Position zurückzieht, in der die Nute 8 mit der Nute 7 verbunden ist, dann dringt die Betriebsflüssigkeit von der Leitung 23 in die Nute 8 und dann von der Nute 7 über die Leitung 61, das Hubkontrollventil 51, und die Leitungen 62 und 24 in die Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21.
Dabei wird die Nute 6 von der umlaufenden Oberfläche des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 blockiert, wodurch auch die Leitung 24, die zur Leitung 62 führt, verschlossen wird. Das Kontrollventil 21 schaltet dann aufgrund des Verhältnisses CV1 > CV2 der Rezeptorenflächen der Antriebskammern CV1 und CV2 in die B-Schaltung um.
Folglich wird die Betriebsflüssigkeit von der hydraulischen Pumpe P durch die Leitung 25 von der Nute 4 in die Einlaufkammer 9 und gleichzeitig durch die Leitung 23 aus der Nute 8 in die Einlaufkammer 10 gepumpt. Das führt aufgrund des Verhältnisses PS1 > PS2 der Druckrezeptorflächen dazu, dass der Schlagkolben 2 in einen Schlaghub wechselt.
Damit einhergehend wird auch in der Leitung 60, die von der Leitung 25 abzweigt, Hochdruck erzeugt, der auch auf die Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 51, das an die A-Schaltung angeschlossen ist, einwirkt. Dadurch und aufgrund der Beziehung der SV1 + SV2 > SV3 + Kraft der Feder S1, schaltet das Hubkontrollventil 51 auf die B-Schaltung um.
Als nächstes werden die Nute 5 und die Nute 6, direkt bevor der Schlagkolben 2, der einen Schlaghub ausführt, den Meißel 3 trifft, über die ringförmige Nute 11, die zwischen den Abschnitten 2a und 2b mit großem Durchmesser gebildet ist, verbunden. Auf diese Weise wird die Leitung 24 durch die Leitung 12 auf Niederdruck gesetzt und in der Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21, das mit Leitung 24 verbunden ist, fällt der Hochdruck auf Niederdruck ab und das Kontrollventil 21 beginnt, wegen des Hochdrucks, der nun auf die Antriebskammer CV2 einwirkt, in die A-Schaltung umzuschalten.
Der Schlagkolben 2 ist zu diesem Zeitpunkt allerdings bereits ausreichend in Schlagrichtung beschleunigt, so dass er den Meißel 3 trifft, bevor das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung umschaltet.
Ist das zu bearbeitende Objekt dabei hart, dann dringt der Meißel 3 nicht darin hinein. Wenn so keine Verschiebung des Meißels 3 eintritt, tritt auch keine weitere Verschiebung beim Schlagkolben 2 in Schlagrichtung ein und er bleibt gemäß 1 in seiner theoretischen Schlagposition L (reguläre Schlagposition).
Folglich dringt auch die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser nicht in die Bremskammer 13 ein und schließt diese hermetisch ab, und deshalb entsteht in der Bremskammer 13 kein höherer Druck als der Hochdruck im regulären Betrieb.
Somit wirkt auch kein Druck, der höher ist als der Hochdruck im regulären Betrieb, auf die Antriebskammer SV3 des Hubkontrollventils 51 und das Hubkontrollventil 51 bleibt ohne seine Schaltungsposition zu verändern in der A-Schaltung.
Nachdem der Schlagkolben 2 auf diese Weise den Meißel 3 vorgetrieben hat und das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung umgeschaltet hat, wird der Hochdruck, der auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 eingewirkt hat, durch die Nute 4, die Leitung 25, das Kontrollventil 21 und die Leitung 26 in den Tank T zurückgeführt, wodurch in der Einlaufkammer 9 Niederdruck erzeugt wird.
Durch die Betriebsflüssigkeit, die von der hydraulischen Pumpe P durch die Leitungen 20, 23 und die Nute 8 der Einlaufkammer 10 zugeführt wird, setzt folglich wieder ein Rückhub des Schlagkolbens 2 ein.
So zieht sich der Schlagkolben 2 wieder zurück und die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser erreichen die Nute 7. Und auch wenn die Nute 8 und die Nute 7 verbunden werden, wirkt über die Leitungen 61, 62 und 24 kein Hochdruck auf die Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21 ein, da das Hubkontrollventil 51 in die B-Schaltung geschaltet und die Leitung 61 blockiert ist, so dass der Schlagkolben 2 den Rückhub weiter fortführt.
Daraufhin zieht sich der Schlagkolben 2 noch weiter zurück, die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser erreicht die Nute 6 und verbindet sie mit der Nute 8, woraufhin die aus Nute 8 abgelaufene Betriebsflüssigkeit von der Nute 6 durch die Leitung 24 auf die Antriebskammer CV1 des Kontrollventils 21 einwirkt. Dadurch schaltet das Kontrollventil 21 wieder in die B-Schaltung um und pumpt die Betriebsflüssigkeit durch die Leitung 25 und die Nute 4 in die Einlaufkammer 9. Folglich wirkt auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser Hochdruck ein, der bewirkt, dass der Schlagkolben 2 zu einem Schlaghub übergeht.
So bewegt der Schlagkolben 2, wie bereits erläutert, den Meißel 3 und wenn dieser nicht in das zu bearbeitende Objekt eindringt, wird in der Bremskammer 13 kein Druck erzeugt, der höher ist als der Hochdruck im regulären Betrieb. Folglich bleibt auch das Hubkontrollventil 51 unverändert in der B-Schaltung geschaltet und genau wie beim vorher beschriebenen Rückhub, zieht sich die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser bis zur Nute 6 zurück und leitet wieder einen Schlaghub ein. Das bedeutet, dass wenn das zu bearbeitende Objekt hart ist und der Meißel 3 nicht darin eindringt, die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser sich bis zur Nute 6 zurückzieht und ein Schlaghub eingeleitet wird, also dass wiederholt ein langer Hub S2 (siehe 3) ausgeführt wird.
Ist aber das zu bearbeitende Objekt weich, oder ist es hart und kann dennoch zerschlagen werden, dann dringt der Meißel 3 in das zu bearbeitende Objekt ein wenn der Meißel 3 vom Schlagkolben 2 bewegt wird, und folgende Bewegung läuft ab.
Dadurch dass der Meißel 3 in das zu bearbeitende Objekt eindringt, verschiebt sich auch der Schlagkolben 2 in Schlagrichtung, wodurch die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser über die Nute 8 hinweg in die Bremskammer 13 eindringt und in ihr einen hermetisch abgeschlossenen Raum erzeugt. Dies entspricht dem Fall, dass der Schlagkolben 2 sich für die Länge eines Hubs S (bestimmte Entfernung) wie in 3 dargestellt auf die Bremskammer 13 zubewegt hat.
Die Betriebsflüssigkeit, die so in der Bremskammer 13 eingeschlossen ist, absorbiert die Energie aus der Bewegung des Schlagkolbens 2 und der Druck, der dann durch die Leitung 57 auf die Antriebskammer SV3 des Hubkontrollventils 51 einwirkt, steigt. Folglich, wenn der in der Bremskammer 13 angestiegene Druck der Betriebsflüssigkeit einen bestimmten Wert übersteigt und das Verhältnis SV3 + Kraft der Feder S3 > SV1 + SV2 eintritt, dann schaltet das Hubkontrollventil 51 von der B-Schaltung in die A-Schaltung um.
Durch diesen Vorgang wird die Leitung 60, die von der Leitung 25 abzweigt, über die Leitung 55 mit der Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 51 verbunden. Wenn dann das Kontrollventil 21 nun von der B-Schaltung in die A-Schaltung umgeschaltet hat, steht die Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 51 aufgrund des Niederdrucks in der Leitung 25 auch unter Niederdruck. So bleibt das Hubkontrollventil 51 aufgrund des festgelegten Verhältnisses SV3 > SV1 in der A-Schaltung geschaltet.
Falls andererseits das Kontrollventil 21 das Umschalten von der B-Schaltung in die A-Schaltung noch nicht vollzogen hat, steht die Leitung 25 noch unter Hochdruck, der nun auf die Antriebskammer SV2 des Hubkontrollventils 51, ebenso wie auf die Antriebskammer SV1 einwirkt. Allerdings ist der Hochdruck aus der Bremskammer 13, der auf die Antriebskammer SV3 einwirkt, ausreichend höher als der reguläre Betriebsdruck, weshalb das Verhältnis SV3 + Kraft der Feder S3 > SV1 + SV2 unverändert und das Hubkontrollventil 51 in der A-Schaltung geschaltet bleibt.
Das bedeutet, dass das Hubkontrollventil 51 in diesem Zustand ganz unabhängig von der Schaltung des Kontrollventils 21 in der A-Schaltung geschaltet bleibt.
Das Umschalten des Hubkontrollventils 51 in die A-Schaltung hat zur Folge, dass Hochdruckbetriebsflüssigkeit aus der hydraulischen Pumpe P über die Leitungen 23, 50, 56, 59 und 57 in die Bremskammer 13 zu strömen versucht, aber aufgrund des Druckes der Bremskammer 13, der höher als der Druck der Betriebsflüssigkeit ist, nicht in die Bremskammer 13 gelangt.
Wenn nun das Kontrollventil 21 in die A-Schaltung umschaltet, entsteht über die Leitung 25 in der Einlaufkammer 9 Niederdruck. Der Druck, der auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 einwirkt, fällt ab und somit fällt auch der Druck der Bremskammer 13 ab. Folglich fließt die Betriebsflüssigkeit über das Rückschlagventil 58 durch die Leitungen 59 und 57 in die Bremskammer 13, wenn der Druck der Bremskammer 13 auf weniger als der Druck der Betriebsflüssigkeit sinkt, die aus der hydraulischen Pumpe P gefördert wird. Dadurch tritt die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 unverzüglich aus der Bremskammer 13 aus und der bereits erläuterte Rückhub setzt ein.
Da sich allerdings bei diesem Rückhub das Hubkontrollventil 51 in der A-Schaltung befindet, setzt ein kurzer Hub S1 ein, wenn die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser die Nute 7 erreicht hat (siehe 3).
So ist es möglich, den nächsten Schlag automatisch zwischen einem kurzen Hub S1 und einem langen Hub S2 zu variieren, abhängig von der Verschiebung des Meißels 3 zum Zeitpunkt der Bewegung durch den Schlagkolben 2. Das heißt, der Abschnitt 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 bewegt sich für eine bestimmte Entfernung und schließt die Bremskammer 13 hermetisch ab und es ist möglich, den nächsten Schlaghub je nachdem zu variieren ob in der Bremskammer Hochdruck entsteht oder nicht.
Ferner kann man mit einer Konstruktion, die aus dem Hubkontrollventil 51, das im Hydraulikkreis vorgesehen ist und den Leitungen, die direkt mit dem Hubkontrollventil 51 verbunden sind, besteht (erfindungsgemäß ein Haltemechanismus, der das Hubkontrollventil eine bestimmte Zeit in seiner Schaltungsposition hält), den Hub des Schlagkolbens 2 effektiv und präzise kontrollieren, indem die Schaltungsposition des Hubkontrollventils 51 gehalten und durch das Kontrollventil 21 umgeschaltet wird und somit der Hub des Schlagkolbens 2 kontrolliert wird.
Darüberhinaus kommt es vor, dass in einer wie oben erläutert operierenden Schlagvorrichtung 1 vor Ausführung der Schlagbewegung der Schlagkolben 2 durch den Gasdruck auf die niedrigste Position heruntergedrückt wird und der Abschnitt 2b mit großem Durchmesser in die Bremskammer 13 eindringt. Dies etwa geschieht häufig bei Auf und Abbrucharbeiten.
In so einem Fall kehrt die Schlagvorrichtung 1 folgendermaßen wieder zu ihrer normalen Schlagbewegung zurück.
Vor Beginn einer Schlagbewegung ist das Hubkontrollventil 51 durch die Feder S3 in die A-Schaltung geschaltet.
Wenn im diesem Zustand der Schlagvorrichtung 1 von der hydraulischen Pumpe P Hochdruckbetriebsflüssigkeit zugeführt wird, dann schaltet das Kontrollventil 21 durch den der Antriebskammer CV2 zugeführten Hochdruck in die A-Schaltung und der Druck, der auf die Druckrezeptorfläche PS1 des Abschnitts 2a mit großem Durchmesser einwirkt, sinkt auf Niederdruck.
Die Betriebsflüssigkeit wird zwar über die Leitung 23 der Nute 8 zugeführt, da diese aber durch den Abschnitt 2b mit großem Durchmesser verschlossen ist, ist es schwierig, die Betriebsflüssigkeit über die Nute 8 direkt auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser einwirken zu lassen.
Da nun die Betriebsflüssigkeit über die Leitung 50, die von der Leitung 23 abzweigt, die Leitung 56, das Hubkontrollventil 51 und die Leitungen 59 und 57 in die Bremskammer 13 geleitet wird, wirkt die Betriebsflüssigkeit auf die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser ein, wodurch der Schlagkolben 2 aus der Bremskammer 13 herausgezogen und ein Rückhub ausgelöst wird. Dieser Mechanismus, bestehend aus dem Hubkontrollventil 51 und den Leitungen 50, 56, 57 und 59, ist der Versorgungsmechanismus, der die Bremskammer 13 mit Betriebsflüssigkeit versorgt. Das heißt, dass auch in einem solchen Fall durch die Versorgung der Bremskammer 13 mit Betriebsflüssigkeit durch den im Hydraulikkreis vorgesehenen Versorgungsmechanimus, der Schlagkolben 2 verläßlich aus der Bremskammer herausgezogen und ein Rückhub ausgelöst werden kann.
Die Betriebsflüssigkeit wird von der Leitung 50, die von der Leitung 23 abzweigt, durch die Leitung 52, in die Antriebskammer SV1 des Hubkontrollventils 51 und durch die Leitungen 50 und 56, das Hubkontrollventil 51 und die Leitungen 59 und 57 in die Antriebskammer SV3 des Hubkontrollventils 51 geleitet. Allerdings ist die Kraft, die auf Antriebskammer SV1 des Hubkontrollventils 51 einwirkt, so eingestellt, dass sie kleiner ist als die Kraft die auf die Antriebskammer SV3 einwirkt, wodurch das Hubkontrollventil 51 zusammen mit der Kraft der Feder S3 die Position in der A-Schaltung halten kann.
Folglich ist der nun ausgeführte Rückhub ein kurzer Hub S1, wenn die Druckrezeptorfläche PS2 des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser die Nute 7 erreicht hat und in einen Schlaghub übergeht.
Somit kann die Schlagbewegung schnell ausgeführt werden, auch wenn vor Ausführung der Schlagbewegung der Abschnitt 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 in die Bremskammer 13 eingedrungen ist, ohne dass jedes Mal das Herausdrängen des Abschnitts 2b mit großem Durchmesser des Schlagkolbens 2 aus der Bremskammer T3 durch Aufpressen des Meißels 3 durchgeführt werden müsste.
5 zeigt eine andere Leitungskonstruktion in einer hydraulischen Schlagvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Diese Leitungskonstruktion ist eine etwas vereinfachte Form der in 2 gezeigten Leitungskonstruktion, mit der eine Kontrolle der Bewegungsabläufe des Schlagkolbens 2 wie vorher beschrieben möglich ist, auch wenn der erste Schlag des Schlagkolbens 2 kein kurzer Hub sein muss. Konkret bedeutet dies, dass die in 2 abgebildete Leitung 38 weggelassen wurde und stattdessen die Leitung 36, die von der Leitung 23 abzweigt, mit der Antriebskammer SV1 des Hubkontrollventils 29 verbunden ist. Auch wurde die Feder 51 weggelassen.
Auf diese Weise ist der erste Schlag des Schlagkolbens 2 nicht unbedingt, wie bei der Leitungskonstruktion gemäß 2, ein kurzer Hub, und es kann auch aus der Ruheposition des Hubkontrollventils 29 vor Ausführung des Schlags ein langer Hub ausgeführt werden, aber die Schläge ab dem zweiten Schlag können wie bei der Leitungskontraktion gemäß 2 kontrolliert werden, so dass ein kurzer Hub erfolgt, wenn der Schlagkolben 2 nach Ausführung eines Schlags in die Bremskammer 13 eindringt, bzw. ein langer Hub, wenn er nicht in die Bremskammer 13 eindringt.
Da die Leitungskontraktion wie oben erläutert, lediglich eine etwas vereinfachte Form der Leitungskontraktion gemäß 2 ist, werden bei der Erklärung ähnlicher Ventile und Leitungen wie in der Leitungskonstruktion von 2 dieselben Bezugszeichen verwendet und auf die Erläuterung von Einzelheiten verzichtet.
Insgesamt gelingt es hydraulischen Schlagvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben erläutert, basierend auf der Verschiebung des Meißels nach Ausführung eines Schlags durch den Schlagkolben, beim folgenden Schlag automatisch zwischen einem kurzen Hub und einem langen Hub zu variieren. Ferner wird mit dem Haltemechanismus, mit dem die Leitungskontraktion versehen ist, das Hubkontrollventil in seiner Schaltungsposition gehalten und die Schläge des Schlagkolbens kontrolliert, wodurch eine effektive und präzise Kontrolle der Schläge möglich ist.
Darüberhinaus kann durch die Versorgung der Bremskammer mit Betriebsflüssigkeit durch einen Versorgungsmechanismus, der Schlagkolben zuverlässig aus der Bremskammer gezogen und ein Rückhub eingeleitet werden. So kann, auch wenn der Schlagkolben vor Ausführung der Schlagbewegung in die Bremskammer eingedrungen ist, die Schlagbewegung schnell ausgeführt werden, ohne dass jedes Mal das Herausdrängen des Schlagkolbens aus der Bremskammer durch Aufpressen des Meißels im einzelnen durchgeführt werden müsste.
Ebenso gibt es weitere vielfältige Anwendungsmöglichkeiten ohne von der Idee und den Hauptmerkmalen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher dienen die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele in vielerlei Hinsicht lediglich der Veranschaulichung, dürfen aber nicht als limitierend angesehen werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen und ist keineswegs auf die vorliegende Beschreibung zu beschränken. Ebenso umfasst der Schutzanspruch der vorliegenden Erfindung alle Abänderungen und Modifikationen desselben Bereichs.
Des weiteren beansprucht diese Patentanmeldung ein Prioritätsrecht aufgrund der japanischen Patentanmeldung 2003-180726 vom 25.06.2003, deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin aufgenommen ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Hydraulische Schlagvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können im Allgemeinen in Maschinen der Bereiche Hoch- und Tiefbau zur Anwendung kommen.
Zusammenfassung
Eine hydraulische Schlagvorrichtung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und so ein Meißel bewegt wird, ist versehen mit einer Bremskammer, die durch den Schlagkolben hermetisch abgeschlossen wird, wenn sich der Schlagkolben über seine reguläre Schlagposition hinaus für eine bestimmte Entfernung in Schlagrichtung des Meißels bewegt, einem Hubkontrollventil, das ein Signal aussendet um den Schlag zu verkürzen und die Schlagkraft zu drosseln, wenn der Druck der Bremskammer einen vorbestimmten Wert übersteigt und einem Haltemechanismus, der das Hubkontrollventil eine bestimmte Zeit in seiner Schaltungsposition hält. Ferner vorgesehen ist ein Versorgungsmechanismus, der die Bremskammer mit Betriebsflüssigkeit versorgt, so dass der Schlagkolben wieder aus der Bremskammer herausgezogen wird, wenn der Schlagkolben bei der Einleitung eines Schlags in die Bremskammer eingedrungen ist.

Claims

Hydraulische Schlagvorrichtung, in der ein Schlagkolben vor- und zurück bewegt wird und so ein Meißel bewegt wird, gekennzeichnet durch: eine Bremskammer, die durch den Schlagkolben hermetisch abgeschlossen wird, wenn sich der Schlagkolben über seine reguläre Schlagposition hinaus für eine bestimmte Entfernung in Schlagrichtung des Meißels bewegt; ein Hubkontrollventil, dass ein Signal aussendet um den Schlag zu verkürzen und die Schlagkraft zu drosseln, wenn der Druck der Bremskammer einen vorbestimmten Wert übersteigt; und einen Haltemechanismus, der das Hubkontrollventil eine bestimmte Zeit in seiner Schaltungsposition hält.
Hydraulische Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Versorgungsmechanismus, der die Bremskammer mit Betriebsflüssigkeit versorgt, so dass der Schlagkolben wieder aus der Bremskammer herausgezogen wird, wenn der Schlagkolben bei der Einleitung eines Schlags in die Bremskammer eingedrungen ist.