DE1257699B - Hydraulisches Schlagwerkzeug - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTW^ PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKI.: 87 b-2/13

Nummer: 1 257 699

Aktenzeichen: J 20528 I c/87 b

j[ 257 699 Anmeldetag: 13. September 1961

Auslegetag: 28. Dezember 1967

Es sind hydraulische Schlagwerkzeuge bekannt, die einen Antriebskolben und einen Arbeits- oder Schlagkolben aufweisen. Durch eine äußere Kraftquelle angetrieben, wird der Antriebskolben in dem zugehörigen Zylinder hin- und herbewegt, der mit einer Druckflüssigkeit gefüllt ist. Uber diese Flüssigkeit wird der Arbeits- oder Schlagkolben angetrieben, der im gleichen Zylinder oder in einem mit diesem über eine Flüssigkeitsleitung verbundenen zweiten Zylinder angeordnet ist. Dieser Arbeits- oder Schlagkolben wirkt mit einer Rückführungsvorrichtung zusammen, die ihn nach jedem Arbeitshub wieder in seine Ausgangslage zurückführt.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist so ausgebildet, daß der Arbeitskolben mit einer Druckkammer verbunden ist, die zusammen mit dem Zylinder, in dem sich der Arbeitskolben befindet, mit Druckflüssigkeit gefüllt wird. Dann schließt ein Ventil die zwischen dem Zylinder des Antriebskolbens und der Druckkammer angeordnete Leitung. Durch eine Pumpe wird nunmehr Druckflüssigkeit in den Zylinder des Antriebskolbens gepreßt und dessen Stempel in die Druckkammer hineingedrückt. Der auf diese Weise erhöhte Druck in der Druckkammer wirkt auf den Arbeitskolben und verstärkt dessen Wirkung. Durch ein anderes Ventil kann der Druck in dem genannten System wieder aufgehoben werden.

Die vorerwähnten Schlagwerkzeuge haben jedoch den Nachteil, daß zwischen dem Antriebs- und dem Arbeitskolben während des Schlagvorgangs eine zwangsmäßige Kopplung besteht. Diese Zwangskopplung hat zur Folge, daß die Schlagführung des Schlagkolbens von der Bewegung des Antriebskolbens streng abhängig ist, die ihrerseits an die festgelegten Wendestellen des Antriebskolbens gebunden ist. Der nachfolgend beschriebenen Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Schlagwerkzeug auszubilden, dessen Arbeitskolben das zu bearbeitende Material mit hoher Geschwindigkeit und hoher Schlagkraft trifft, ohne daß der Schlag des Arbeitskolbens durch die festgelegte Hublänge des Antriebskolbens gestört wird.

Es wurde ein hydraulisches Schlagwerkzeug gefunden, das einen mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinder aufweist, in welchem ein durch eine äußere Kraftquelle, z. B. eine Feder und einen Exzenter mit Schwungmasse, hin- und herbeweglicher Antriebskolben vorgesehen ist, der mittels der Flüssigkeit einen in dem Zylinder oder in einem mit diesem durch eine Druckflüssigkeitsleitung verbundenen Zylinder verschiebbaren Arbeits- oder Schlagkolben antreibt, der durch eine Rückführungsvorrichtung Hydraulisches Schlagwerkzeug

Anmelder:

Karl-Evert Anders Joelson,

Bad Salzgitter, Hasenspringweg 40

Als Erfinder benannt:

Karl-Evert Anders Joelson, Bad Salzgitter

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 19. September 1960 (8923)

nach dem Arbeitshub in seine Ausgangslage zurückgeführt wird. Erfindungsgemäß ist dieses hydraulische Schlagwerkzeug gekennzeichnet durch ein als Ventil wirkendes Teil, das etwa bei Erreichen der Höchstgeschwindigkeit des Arbeitskolbens in Abhängigkeit von der Bewegung des Antriebskolbens oder der des Arbeitskolbens eine oder mehrere Auslaßöffnungen oder Kanäle zur Freischaltung des Arbeitskolbens von dessen zwangläufigem hydraulischem Antrieb durch den Antriebskolben öffnet, nachdem der Antriebskolben einen Teil seines Arbeitshubs zurückgelegt hat.

Zweck dieser Vorrichtung ist, den Arbeitskolben während des späteren Teils seines Arbeitshubs unabhängig von der Bewegung des Antriebskolbens frei beweglich zu machen, so daß der Arbeitskolben an das Werkzeug oder das Werkstück mit voller Geschwindigkeit anschlagen kann, ohne daß die genaue Lage für diese Schlagwirkung vom Antriebskolben streng abhängig ist, dessen Bewegung an mehr oder weniger festgelegte Wendestellen gebunden ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man leicht die gewünschte hydraulische Übersetzung oder Kraftübertragung zwischen dem Antriebskolben und dem Arbeitskolben erreichen, die bei geringem Leistungsverbrauch eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe Schlagkraft bewirkt, ohne daß der Schlag durch die festgelegte Hublänge des Äntriebskolbens gestört wird.

Um die Schlaggeschwindigkeit zu erhöhen, hat der Zylinder im Bewegungsgebiet des Arbeitskolbens zweckmäßig einen geringeren Durchmesser als im Bewegungsgebiet des Antriebskolbens. Der Antriebskolben hat in Übereinstimmung damit einen größeren Durchmesser als der Arbeitskolben. Das Verhältnis

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zwischen den beiden Zylinderquerschnitten wird durch die gewünschte Schlaggeschwindigkeit bestimmt. Die beiden Zylinderteile brauchen jedoch nicht aneinander angeordnet zu sein, sondern können im Abstand voneinander angebracht und durch eine hydraulische Leitung oder einen Kanal miteinander verbunden sein.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung beschrieben, die schematisch ein erfindungsgemäßes Schlagwerkzeug im Querschnitt zeigt.

Das Schlagwerkzeug enthält in einem Gehäuse einen äußeren geschlossenen Flüssigkeitsraum 1, der hauptsächlich mit Druckflüssigkeit gefüllt ist. In diesem Gehäuse ist weiter ein Zylinder 6 angeordnet, der ebenfalls mit Druckflüssigkeit gefüllt ist. Am Ende des Zylinders 6 ist ein Antriebskolben 4 angeordnet, der z. B. durch ein umlaufendes Antriebselement, wie einen Exzenter 2 oder eine andere geeignete Vorrichtung, angetrieben wird. Der Exzenter 2 kann mit einem Schwungrad 3 verbunden sein. Am entgegengesetzten Ende des Zylinders 6 ist ein Arbeits- oder Schlagkolben 8 angeordnet, der mittels eines Dichtungsringes 10 gegen den Zylinder 6 abgedichtet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform können die Kolben 4 bzw. 8 mittels Federn 7 bzw. 11 in ihre Ausgangsstellungen zurückgeführt werden. Statt der Rückführungsfeder 11 kann hydraulischer Druck von einem äußeren Druckerzeuger angewendet werden. Es kann auch ein Sekundärkolben zu diesem Zweck in das Schlagwerkzeug eingebaut werden.

Der Zylinder 6 kann durch einen mit einem Rückschlagventil versehenen Auslaßkanal 5 mit dem äußeren Flüssigkeitsraum 1 verbunden sein, wobei sich das Rückschlagsventil öffnet, wenn der Antriebskolben 4 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Zusätzlich zu diesem Auslaßkanal 5 können vorteilhaft die Auslaßöffnung oder -öffnungen 9 bzw. die Nuten 12 und 13 in der Wand des Zylinders 6 sowie im Antriebskolben 4 angeordnet sein und den äußeren Flüssigkeitsraum 1 mit dem Zylinder 6 verbinden, nachdem der Antriebskolben 4 um einen vorausbestimmten Abstand verschoben ist. Hierbei kann die eine Nut 12 oder 13 schraubenlinienförmig verlaufen, wodurch die Stellung, bei der die beiden Nuten 12 und 13 in Verbindung stehen, durch Drehung des Antriebskolbens 4 eingestellt werden. Wenn für den Antrieb des Antriebskolbens 4 ein Exzenter 2 vorgesehen ist, sollen die Auslaßöffnung bzw. -öffnungen 9 vorteilhaft offen sein, nachdem der Exzenter 2 etwa 90° aus einer Lage gedreht worden ist, die dem voll eingezogenen Antriebskolben entspricht. Der Arbeitskolben 8 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Antriebskolben 11. In Ubereinstimmung damit hat der Zylinder im Bewegungsbereich des Arbeitskolbens 8 einen kleineren Durchmesser als in dem Bewegungsbereich des Antriebskolbens 4.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Wenn der Exzenter 2 umläuft, wird der Antriebskolben 4 beispielsweise mit einer für Kolbenpumpen normalen Geschwindigkeit von etwa 1 bis 1,5 m/sec abwärts gedrückt. Gleichzeitig wird in dem Zylinder 6 durch die Bewegung des Antriebskolbens 4 ein Druck aufgebaut, der das Rückschlagventil 5 schließt und den Arbeitskolben 8 hinunterdrückt. Infolge des geringeren Durchmessers des Arbeitskolbens 8 bewegt sich dieser mit größerer Geschwindigkeit als der Antriebskolben 4, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit

von 8 m/sec. Die beiden Kolben 4 und 8 erhalten etwa die höchste Geschwindigkeit, wenn sich der Exzenter um 90° gedreht hat. In diesem Augenblick schlägt der Arbeitskolben 8 gegen das zu bearbeitende Werkzeug oder Werkstück (nicht dargestellt), während der Exzenter 2 weiterhin den Antriebskolben 4 mit abnehmender Geschwindigkeit herunterdrückt. Wenn der Arbeitskolben 8 die höchste Geschwindigkeit erreicht und das Werkstück getroffen hat, werden

ίο die Auslässe 9 und/oder die Kanäle 12 und 13 freigelegt, so daß der Antriebskolben 4 den Arbeitskolben 8 nicht weiter vorwärts treibt, sondern statt dessen die Druckflüssigkeit in den äußeren Flüssigkeitsraum 1 drückt. Bei Rückführung des Antriebskolbens 4 in die Ausgangsposition wird das Rückschlagventil in dem Auslaßkanal 5 geöffnet und der Zylinderraum 6 mit Druckflüssigkeit gefüllt.

Weil der größte Teil der Leistung vom Antriebskolben 4 während der Drehung des Exzenters 1 aus der Nullage um 90° abgegeben wird, ist der Exzenter 2 zweckmäßig mit dem Schwungrad 3 gekuppelt, um auf diese Weise Überschußenergie zu speichern. Bei der Drehung des Exzenters 2 von 180 bis 360° werden die beiden Kolben 4 und 8 durch die Federn 7 und 11 oder anderer Vorrichtungen in ihre Ausgangsposition zurückgeführt.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung durch einen hydraulischen Motor angetrieben wird, kann es zweckmäßig sein, einen geringeren Teil des Flüssigkeitsstroms vom hydraulischen Motor durch den Flüssigkeitsraum 1 strömen zu lassen. Dadurch wird es möglich, eine der zugeführten Flüssigkeitsmenge entsprechende Menge an erwärmter Flüssigkeit aus dem erfindungsgemäßen Schlagwerkzeug abzuziehen.

Bei Antrieb mit Elektromotor od. dgl. sowie mit pumpenhydraulischem Motor kann auch eine Kühlschlange angeordnet sein, die in der angegebenen Weise auch das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug kühlen kann.

Im Vergleich zur mechanischen Leistungsübertragung bringt die hydraulische Übertragung bei Schlagwerkzeugen verschiedene Vorteile mit sich. Bei der mechanischen Übertragung treten insofern Schwierigkeiten auf, als eine Kurbel- oder Exzenterbewegung nur in oder nahe der Wendelage geradlinig verläuft. Um bei einem solchen Schlagwerkzeug die Schlagleistung bei der Höchstgeschwindigkeit des Kurbelarms oder des Exzenters abnehmen zu können, muß eine Freikupplungsvorrichtung vorgesehen werden.

Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß der Zylinder 6 mit dem äußeren Flüssigkeitsraum 1 verbunden wird, wenn die Kolben 4 und 8 die maximale Geschwindigkeit erreicht haben, so daß der Arbeitskolben 8 von der weiteren Bewegung des Antriebskolbens 4 unabhängig wird. Die Lage der hierzu notwendigen Kanäle 9 und/oder Nuten 12 und 13 ist nicht an die in der Zeichnung angegebenen Organe gebunden. Im Rahmen der vorstehend angegebenen Zweckbestimmung kann die Anordnung dieser Organe beliebig gewählt werden. Gegenüber einer pneumatischen Leistungsübertragung hat das erfindungsgemäße Schlagwerkzeug den Vorteil der Energieersparnis, da eine pneumatische Leistungsübertragung bei gleicher abgenommener Leistung etwa einen 2,5fach größeren Energieverbrauch hat. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Schlagwerkzeugs sind die Energiespeicherung durch das Schwungrad während der mehr als 180° betragen-

Claims (5)

i 257 den Drehung des Exzenters und die höhere Geschwindigkeit des Arbeitskolbens im Verhältnis zu der des Antriebskolbens infolge der verschiedenen Durchmesser dieser Kolben. Patentansprüche:

1. Hydraulisches Schlagwerkzeug mit einem mit Druckflüssigkeit gefüllten Zylinder, in weichem ein durch eine äußere Kraftquelle, z. B. eine Feder und ein Exzenter mit Schwungmasse, hin- und herbeweglicher Antriebskolben vorgesehen ist, der mittels der Flüssigkeit einen in dem Zylinder oder in einem mit diesem durch eine Druckflüssigkeitsleitung verbundenen Zylinder verschiebbaren Arbeits- oder Schlagkolben antreibt, der durch eine Rückführungsvorrichtung nach dem Arbeitshub in seine Ausgangslage zurückgeführt wird, gekennzeichnetdurch ein als Ventil wirkendes Teil, das etwa bei Erreichung der Höchstgeschwindigkeit des Arbeitskolbens (8) in Abhängigkeit von der Bewegung des Antriebskolbens (4) oder der des Arbeitskolbens (8) eine oder mehrere Auslaßöffnungen (9) oder Kanäle (12,13) zur Freischaltung des Arbeitskolbens (8) von dessen zwangläufigem hydraulischem Antrieb durch den Antriebskolben (4) öffnet, nachdem der Antriebskolben (4) einen Teil seines Arbeitshubs zurückgelegt hat.

2. Hydraulisches Schlagwerkzeug nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6) durch einen mit einem Rückschlagventil versehenen Auslaßkanal (5) mit dem äußeren Flüssigkeitsraum (1) beim Rückwärtshub des Antriebskolbens (4) verbunden ist.

3. Hydraulisches Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb des Antriebskolbens (4) ein Exzenter (2) vorgesehen ist und daß die Auslaßöffnung oder -öffnungen (9) offen sind, nachdem der Exzenter (2) etwa 90° aus einer Lage gedreht worden ist, die dem voll eingezogenen Antriebskolben entspricht.

4. Hydraulisches Schlagwerkzeug nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung bzw. -öffnungen (9) bzw. die Nuten (12,13) in der Wand des Zylinders (6) sowie im Antriebskolben (4) angeordnet sind und den äußeren Flüssigkeitsraum (1) mit dem Zylinder (6) verbinden, nachdem der Antriebskolben (4) um einen vorausbestimmten Abstand verschoben ist.

5. Hydraulisches Schlagwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12 oder 13) schraubenlinienförmig verläuft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 291 020, 582 875;
französische Patentschrift Nr. 1138 621.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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