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SCHLAGEND ARBEITENDE VORRICHTUNG Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf schlagend arbeitende Vorrichtungen, in deren Führungsgehäuse sich ein Schlag-Kolben
befindet, weicher bei seiner Bewegung Schläge auf das Arbeitswerkzeug über ein in
diesem Gehäuse untergebractes bewegliches Zwischenelement ausübt.
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Die Erfindung kann mit Erfolgt in Bohrmaschinen, verschiedenen Schlagwerkzeugen
wie Abbau-, Stemm-, Niethämmer und Stampfer sowie in Schmiedehämmern zur Anwendung
gelangen.
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Bekanntlich verformen sich der Schlagkolben und das Zwischenglied
bei ihrem Zusammenstoßen, wobei in ihnen innere Spannungen entstehen. Damit diese
Teile bis zuni Augenblick des nächsten Zusammenpralls ihre ursprüngliche Form widderherstellen
und von den innercn Spannungen frei werden, werden sie aus Sonderstählen gefertigt,
die ein großes Elastizitätsmodul besitzen.
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Deshalb haben die bekannten Schlagvorrichtungen ein beträchtliches
Gewicht und eine relativ geringe Leistung, sind unwirtschaftlich in der Herstellung
und deren Vibration übersteigt bei der Arbeit um ein Vielfaches die sanitäre Norm.
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In diesem Zusammenhang wurde vorgeschlagen, die bekannten Schlagvorrichtungen
dadurch zu verbessern, daß der Schlagkolben und das Zwischenelement aus Polymeren
hergestellt werden (dies ist insbesondere im englicchen Patent Nr. 1090982 und im
USA-
KC. 878.2-18 Patent Nr. 3402776 beschrieben). Die Praxis hat
erwiesen, da? dadurch das Gewicht der Schlagvorrichtungen vermindert, deren Herstellung
verbilligt, die Vibration herabgesetzt und, die Leistung gesteigert werden konnten.
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Jedoch können die polymeren Stoffe infolge ihrer Eigenschafton nur
bis zu einer bestimmten Schlagfolge eingesetzt werden.
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Ihre gegenüber dem Stahl verhältnismäßig hohen Relaxationseigenschaften
führen dazu, daß die Polymere ihren ursprunglichen Zustand in einer längeren Zeitspanne
als-Stahl wiederherstellen, so daß das Teil zerstört wird, wenn die Zeit zwischen
den Schlägen die zur Wiederherstellung erforderliche Zeit unterschreitet. Außerdem
hängt die Zeit der Wiederherstellung von den Spannzungen während des Schlags ab.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung schlagender
Wirkung zu schaffen, bei welcher der Schlag kolben und das Zwischenelement unter
günstigeren dynamischen Verhältnissen arbeiten und bei den Schlagen keinen bedeutenden
inneren Spannungen ausgesetzt werden.
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Gemäß der Erfindung besteht die vorgeschlagene Verbesserung darin,
daß zwischen dem Schlagkolben und dem Zwischenelement ein elastischös Glied angeordnet
ist.
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nrn zweckmäßigsten wird das elatische Glied durch einen Luftdämpfer
gebildet.
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Im Ergebnis der vorgeschlagenen Vervollkommnung erhält man
einen
"elastischen Schlaag", der dadurch gekennzeichnet ist, daß beim Zusammenprall zweier
Teile mit gleichen zulassen ein voller Energieaustausch dieser Teile vor sich geht,
wenn die Schlagzeit ihre eigene Schwingungsperiode übersteigt. Auf diese Weise ist
in ähnlichen Fällen der Effekt der Energieübertragung von der elastischen Kennlinie
des Glieds während des Schlags nicht abhängig.
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Daraus folgt,daß der Schlag über das elastische Glied, wenn man von
den Verlusten in ihm absieht, genauso effektiv sein wird wie der unmittelbare Zusammenprall
von beliebigen elastischen, aus Stahl oder Polymeren gefertigten Körpern oder Teilen,
jedoch ohZne Entstehung der bedeutenden inneren Spannungen in den zusammengestoßenen
Teilen.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis
auf die beiliegende Zeichnung eingehend beschrieben, in der ein Druckluftabbauhammer
(Längsschnitt) mit der erfindungsgemäßen Schlagvorrichtung dargestellt ist.
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Im Führungsgehäuse 1 ist ein Schlagkolben 2 untergebracht, der eine
hin-irnd hergehende Bewegung ausführt, in diesem Fall unter der Einwirkung von Preßluft,
für deren periodische Zuführung ein Luftverteiler 3 sorgt, wobei als ein solcher
beliebige für diesen Zweck geeignete Einrichtungen verwendet werden können. In dem
besagten Gehäuse 1 ist ein Zwischenelement 4 angeordnet, welches die Schläge von
dem Schlagkolben 2 aufnimmt
und sie aus das Arbe.itswerkzeug 5 überträgt.
Hierbei bildet sich zwischen dem Arbeitswerkzeug 5 und dem Element 4 nach jedem
Zusammenprall ein Spalt 6 dank Preßluftzutritt aus Leerlaufkanälen 7 in den Hohlraum
8.
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Infolge des Schlages des Schlagkobiens 2 gegen das Element 4 erhält
letzteres die kinetische Energie und versetzt ar Ende seines Arbeitshubes einen
Schlag auf den Schaft des Werkzeugs 5.
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Zum Unterschied von den bekannten Schlagvorrichtungen schlagt der
Schlagkolben -2 nicht direkt auf das Zwischenelement 4, sondern über ein elastisches
Glied 9, als das in diesem Fall ein Luftdämpfer dient, der sich im vorderen Teil
des Gahäuses 1 bildet, nachdem der Schlagkolben 2 die Austrittsöffnungen 10 der
erwähnten Leerlaufkanäle 7 überdeckt hat.
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Auf diese Weise erfolgt ein "elastischer Schlag", dessen Wirkungsgrad
mit Berücksichtigung der Verluste im elastischen Glied 0,85-0,95 beträgt. Die Ubertragung
des Schlages über das elastische Glied.9 gibt die Möglichkeit, den Schlagkolben
praktisch aus jedem festen Werkstoff anzufertigen, der ein hohcs Elastizitätsmodul
besitzt, da der Schlagkolben keine bedeutenden inneren Spannungen beim Schlag erleidet.
Bei der Realisierung der Erfindung wurden die Schlagkolben aus herkömmlichem organisohem
Glas Kaprolit in Form von-hohlen dünnwandigen M-etallzylindern ausgeführt.
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Es ist unbestreitbar, daB der Luftdämpfer die optimalste Var-antc
eines elastischen Glieds darstellt, weil es praktisch schwer ist, einen elastischen
Werkstoff oder eine Feder zu wählen, welche bei dynamischen Beanspruchungen gut
arbeiten. Die Anwendung des elastischen Materials oder der Feder kann bei Vorrichtungen
kleiner Leistung zweckmäßig erscheinen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht nur in den Mechanismen mit polymeren
Schlagteilen, sondern auch bei den Vorrichtungen anwendbar, bei denen der Schlagkolben
2 und das Zwischenelement 4 aus Stahl hergestellt sind.
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Die Erfindung gestattet es, das Zwischenelement 4 in den bekannten
Vorrichtungen schwerer als den Schlagkolben 2 auszuleocn, welcher sich in diesem
Falle mit höherer Geschwindigkeit bewegt, d.h. es werden die Schlaghäufigkeit und
die Leistungsfähigkeit des Vorrichtung erhöht. Obwohl dabei der übertragungswert
der Schlagenergie sinkt, ist keine Verminderung des Wirkungsgrades der Vorrichtung
zu verzeichnen, weil die Energie des Schlagkolbenrücksprungs beim Leerlauf dieses
Schlagkolbens ausgenutzt wird. Außerdem arbeitet der Schlagkolben unter erleichterten
dynamischen Verhältnissen und erfährt keine großen inneren Spannungen bei den Schlägen.
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Die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung maschinen
hergestellten Schlag besitzen, wie dies die Praxis zeigte, eine
erhöhte
Produktivität und Leistung, eine erniedrigte Vibrationsamplitude sowie ein erheblich
geringeres Gewicht als die bekannten Maschinen derselben Art