DE2316526B2 - Pressluftwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Preßluftwerkzeug mit einer einen Luftpumpenzylirider und einem darin gleitend gelagerten Pumpenkolben aufweisenden Luftpumpe und einem Schlagkolbenzylinder mit einem darin gleitend gelagerten freien Schlagkolben, wobei beide Zylinder nebeneinander angeordnet sind und im unteren Teil ihrer Kammern eine seitliche Verbindung aufweisen, so daß in der unteren Totpunktstellung des Schlagkolbens eine Verbindung zwischen der oberen Schlagkolbenkammer und der unteren Luftpumpenkammer entsteht und der obere Bereich der Kammern miteinander in Strömungsverbindung steht.

Ein derartiges Preßluftwerkzeug geht beispielsweise aus der CH-PS 497950 des gleichen Erfinders und Anmelders hervor. Bei diesem bekannten Preßluftwerkzoug steht der obere Bereich der Kammern des Luftpumpen- und des Schlagkolbenzylinders miteinander in direkter Strömungsverbindung, ohne daß auf diese Verbindungsströmung eine steuerbare Einwirkung ausgeübt weiden kann. Aus dicken Giüiiücn folgt der freie Schlagkolben der Laufbcwegung des Lul'tpumpcnkolbcns in etwa proportional, so daß sich ein derartiges Preßlultwerkzeug nicht für schwere

freie Schlagkolben eignet.

Die Erfindung stell! eine Weiterentwicklung unc Verbesserung eines Preßluftwerkzeuges dar, das ir der DT-OS 2 24637Ü beschrieben ist. Dieses bereit; vorgeschlagene Preßluftwerkzeug ist mit einer Luftpumpe ausgerüstet zur Beaufschlagung jeweils eine: oberen und einer unteren Kammer eines durch einer Schlagkolben aufgeteilten Zylinderraumes mit Preßluft. Die obere und die untere Zylinderkammer de;

ίο Schlagkolbenzylinders ist dabei jeweils mit der oberer und unteren Zylinderkammer des Luftpumpenzylinders über steuerbare Ventile verbunden, so daß eir strömungsmäßig abgeschlossenes System vorhander ist. Die Über- und Unterdrücke in der Luftpumpe werden durch Schließen der entsprechenden Ventile so lange gehalten, bis die Luftpumpe die Kompression der Arbeitsluft beendet hat, wobei der schwere Schlagkolben des Werkzeugs so lange in der Anfangsstellung des oberen Totpunktes gehalten wird, bis der

»ο Schlaghub ausgelöst wird. Die entsprechenden Ventile werden dabei dann angesteuert, sobald die vorbestimmte Kompression erreicht ist, wodurch der aul das Werkzeuggerichtete Schlaghub des Schlagkolbens durch Zuführung der unter hohem Druck stehenden

*5 Preßluft in die obere Kammer des Schlagkolbenzylinders und durch Erzeugung eines Unterdruckes in der unteren Kammer des Schlagkolbenzylinders bewirkt wird.

Bei diesem bereits vorgeschlagenen Preßluftwerkzeug steuert der Luftpumpenkolben in dem Pumpenzylinder die Bewegung des freien Kolbens in dem Werkzeugzylinder derart, daß so viel Zeit wie möglich darauf verwendet wird, den oberen Punkt des Werkzeugzylinders zu erreichen, und so wenig Zeit wie möglich, um zum Zylinderboden zu gelangen.

Das bereits vorgeschlagene Preßluftwerkzeug gemäß der oben aufgeführten DT-OS arbeitet an sich zufriedenstellend. Wenn jedoch zur Erhöhung der kinetischen Schlagenergie ein freier Kolben mit einer großen Masse verwendet werden soll, so ist es bei den beiden oben aufgeführten bekannten Preßluftwerkzeugen außerordentlich schwierig, einen solchen schweren freien Kolben am oberen Totpunkt genügend lange festzuhalten. Auf diese Weise ergibt sich ein zeitlicher Bewegungsablauf des freien Kolbens. . welcher für das Preßluftwerkzeug einen schlechten Wirkungsgrad erzeugt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das vorgeschlagene Preßluftwerkzeug hinsichtlich seines Wirkungsgrades zu verbessern, derart, daß ein relativ schwerer freier Kolben derart hinsichtlich seines Bewegungsablaufes gesteuert wird, daß eine erhöhte Schlagenergie erzeugt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem Preßluftwerkzeug der eingangs aufgeführten Art dadurch, daß

a) der Schlagkolben auf seiner oberen Seite einen nach oben gerichteten Stopfen aufweist, der in die Öffnung zum Kanal der Strömungsverbindung zur oberen Kammer des Luftpumpenzylinders paßt, und

b) ein Nebenkanal zur Öffnung an der Oberseite des Schlagkolbenzylinders mit Anschluß zum Verbindungskanal vorhanden ist, in welchem

"5 i'NOOcnküiictl ein ixuCKSCiiiagVcntii üiigcörünct ist,

das nur in Richtung zum Luftpumpenzylinder durchläßt.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Luftpum-

ponkolben von einem mit dem Preßluftwerkzeug verbundenen Motor über einen Riemen, eine Riemenscheibe und einen Kurbelmechanismus antreibbar.

In vorteilhafter Weise weist die Bodenfläche des freien Kolbens eine Aussparung auf, in die das Kopfteil des Meißels paßt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt isi, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines pneumatisch betätigbaren Preßluftwerkzeuges nach der Erfindung, bei dem sich der freie Kolben am untt ren Totpunkt befindet, während der Pumpenkolben am oberen Totpunkt steht,

Fig. 2,1 bis 2,7 in schematischen Darstellungen die Arbeitsabläufe des Pumpenkolbens und des freien Kolbens nach der Erfindung,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der periodischen Bewegungen des freien Kolbens des Schlagwerkzeuges nach der Erfindung (durchgezogene Kurve), des Pumpenkolbens (unterbrochene Kurve) und des freien Kolbens des bereits vorgeschlagenen Preßluftwerkzeuges (Kettenkurve), und

Fig. 4 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform des pneumatisch betätigten Preßluftwerkzeuges nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 ein freier Schlagkolben bezeichnet, der in einem Schlagkolbenzylinder 2 gleitbar gelagert ist. Der Zylinderkopf des Schlägkolbenzylinders 2 weist eine Öffnung 2' in der Mitte desselben auf. Im Luftpumpenzylinder 4 ist ein Pumpenkolben 3 gleitbar gelagert, und der Zylinderkopf des Luftpumpenzylinders 4 besitzt ebenfalls eine Öffnung 4' in der Mitte desselben.

Beide Zylinder 2 und 4 liegen zueinander parallel und stellen einen integralen Teil des Preßluftwerkzeugcs dar, wobei die Zylinder untereinander durch einen Kanal S strömungsmäßig verbunden sind und der Kanal einerseits in die öffnung 2' des Schlagkolbenzylinders und 4' in die öffnung des Luftpumpenzylinders übergeht. In den unteren Teilen der einander zugekehrten Zylinderwandungen befindet sich eine Verbindungsöffnung 6. Der Luftpumpenzylinder 4 weist am unteren Ende seines Zylindergehäuses ein Kurbelgehäuse 7 auf. Eine in dem Kurbelgehäuse 7 gelagerte Kurbel 8 ist mit einem Kolben 3 durch eine Kolbenstange verbunden. Die Kurbel 8 wird durch einen Motor 14 über einen Riemen 15 und eine Riemenscheibe 13 angetrieben. Der Kammerraum, welcher durch das Kurbelgehäuse und durch den Pumpenzylinder bestimmt ist, ist luftdicht abgeschlossen, mit Ausnahme der oberen Öffnung 4' und der Seitenöffnung 6.

Der freie Kolben 1 weist einen nach oben gerichteten Stopfen 10 auf, welcher derartig ausgelegt ist, daß er in die öffnung 2' des Kopfteiles paßt und dieses schließt, wenn der freie Schlagkolben den oberen Teil des Schlagkolbenzylinders erreicht, und das Kopfteil des Schlagkolbenzylinders ist mit einer Steueröffnung versehen, die zur Öffnung 2' parallel liegt, und enthält ein Rückschlagventil 11.

Der freie Schlagkolben 1 stößt, wenn er nach unten getrieben wird, mit einer starken Kraft gegen das Kopfteil eines Meißels 9, bevor der freie Schlagkolben 1 der. unteren Totpunkt erreicht.

In den Fig. 2,1 bis, 2,7 sind die verschiedenen Arbeitszusiände der Kolben des Pießluftwerkzeuges dargestellt. Die Fig. 2,1 zeigt den Zustand des Werkzeuges vor Beginn des Arbeitsablaufes, und hierbei steht die obere Kammer 4a des Luftpumpenzylinders mit der oberen Kammer 2a des Schlagkolbenzylinders über den oberen Kanal strömungsmäßig in Verbindung und die untere Kammer Ab des Luftpumpenzylinders mit der oberen Kammer 2a über den oberen Teil der Öffnung 6 in Verbindung, welche dann geöffnet ist, wenn der Schlagkolben 1 sich am unteren Totpunkt befindet. Der Schlagkolben 1 wird somit nicht von der Bewegung des Luftpumpenkolbens 3 beeinflußt, der sich in diesem Leerlaufzustand hin und her bewegen kann.

Um die Bewegung des Schlagkolbens 1 einzuleiten, wird der Meißel 9 mit dem zu bearbeitenden Material

*5 in Berührung gebracht, um den Schlagkolben 1 nach oben bis in eine Stellung zu schieben, in der sich der Boden desselben etwas oberhalb des unteren Teils der Öffnung 6 befindet, so daß die untere Kammer Ib des Schlagkolbenzylinders mit der unteren Kammer

4fo des Luftpumpenzylinders strömungsmäßig in Verbindung steht (siehe hierzu Fig. 2,2).

Wenn sich der Luftpumpenkolben 3 nach unten bewegt, komprimiert er die Luft in den beiden unteren Kammern Ib und Ab und verringert den Luftdruck

»5 in den beiden oberen Kammern 2a und Aa. Der Überdruck der so komprimierten Luft und der Unterdruck, der auf diese Weise expandierten Luft bewirkt, daß der Schlagkolben 1 sich nach oben bewegt (siehe hierzu Fig. 2,3).

Der Schlagkolben 1 bewegt sich in die Nähe des oberen Totpunktes (siehe Fig. 2,4) und der Stopfen 10 des Schlagkolbens dringt in die Öffnung 2' des Kopfteiles ein und schließt diese luftdicht ab, so daß die Luft daran gehindert wird, über den oberen Kanal 5 in die obere Kammer des Luftpumpenzylinders einzudringen. Dies geschieht in dem Augenblick, in dem sich der Luftpumpenkolber. in der Nähe des unteren Totpunktes befindet. Dadurch ergibt sich, daß der Schlagkolben mit einer verringerten Geschwindigkeit weiter hoch steigt und die Luft zusammenpreßt, die in dem verbleibenden Raum zwischen dem Schlagkolben und dem Kopfteil des Schlagkolbenzylinders eingeschlossen ist. Der Druck der eingeschlossenen und in dem restlichen Raum der Kammer 2a komprimierten Luft steigt derart an, daß er die Gegenkraft der Feder des Rückschlagventils 11 überwindet, wodurch es geöffnet wird und die eingeschlossene Luft aus der Kammer 2a des Schlagkolbenzylinders über die Steueröffnung 12 in die obere Kammer Aa des Luftpumpenzylinders strömt.

Während die eingeschlossene Luft noch freigegeben wird, steigt der Schlagkolben noch ab und treibt die übrige Luft in die obere Kammer Aa des Luftpumpenzylinders, und gleichzeitig wird der Schlagkolben abgefangen, bis er den oberen Totpunkt erreicht.

Der Schlagkolben 1 erreicht seinen höchsten Punkt zu dem Zeitpunkt, in dem der Luftpumpenkolben 3 den unteren Totpunkt erreicht. Der Druck der in der oberen Kammer 2a eingeschlossenen Luft wird sodann durch das Gewicht des Schlagkolbens 1 verringert.

Der Unterdruck dieser Luft wirkt auf die obere Fläche des Schlagkolbens und er wird daher noch am oberen Totpunkt festgehalten, während der Luftpumpenkolben zum oberen Totpunkt hochsteigt (siehe Fig. 2,5).

Wenn der Luftpumpenkolben 3 sich zum oberen Totpunkt bewegt (siehe Fig. 2,6), wird die Luft in

der oberen Kammer Aa des Luftpumpenzylinders und in dem Kanal 5, welcher damit in Verbindung steht, komprimiert. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird die Steueröffnung 12 durch das Rückschlagventil 11 geschlossen und der Druck der so komprimierten Luft in der oberen Kammer Aa und in dem Kanal 5 wirkt nur auf die kleine Fläche des Stopfens 10. Wegen der kleinen Fläche des Stopfens 10 beträgt der Druck, der auf jede Flächeneinheit der gesamten oberen Fläche des Schlagkolbens wirkt, nur einen kleinen Bruchteil des Druckes, der auf jede Flächeneinheit des Stopfens wirkt, so daß daher der Schlagkolben aufgrund der Saugwirkung am oberen Totpunkt verbleibt. Dem Schlagkolben kann auch gestattet werden, etwas abzusinken, während jedoch der Stopfen noch in der öffnung 2'verbleibt (siehe Fig. 2,7). Wenn der Luftpumpenkolben den oberen Totpunkt erreieht und der Luftdruck in der oberen Kammer Aa auf sein Maximum ansteigt, beginnt der Schlagkolben abzusinken, und der Stopfen verläßt die Öffnung 2'. Somit wirkt der maximale Luftüberdruck auf die gesamte obere Fläche des Schlagkolbens, und gleichzeitig wirkt der maximale Luftunterdruck in der unteren Kammer des Luftpumpenzylinders auf die gesamte untere Fläche des Schlagkolbens über die öffnung 6. Der Schlagkolben, welcher somit der Druck-Zug-Wirkung unterworfen wird, bewegt sich mit einer zunehmenden Geschwindigkeit, bis er gegen den Meißel 9 stößt (siehe Fig. 2,1), wobei dann die obere Kammer 2a des Schlagkolbenzylinders mit der unteren Kammer Ab des Luftpumpenzylinders strömungsmäßig in Verbindung steht, so daß der Überdruck der Luft von dem Schlagkolbenzylinder zur unteren Kammer des Luftpumpenzylinders über die öffnung 6 gelangen kann.

Die Öffnung 6 ist etwas kürzer als die Höhe des Schlagkolbens 1, und die Öffnung 6 kann auch in zwei Seitenöffnungen aufgeteilt werden, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist.

Nach dem Stoß auf den Meißel 9 wird der Schlagkolben 1 durch den Meißel 9, welcher noch mit dem Material in Berührung steht, und durch die Reaktion, welche sich von dem Stoß mit dem Meißel 9 ergibt, nach oben gestoßen (siehe Fig. 2,2). Der untere Rand des Schlagkolbens 1 wandert somit über den unteren Teil der Öffnung 6, so daß in der unteren Kammer 2b ein Unterdruck erzeugt wird, während in der unteren Kammer Ab ein Überdruck herrscht, der dafür sorgt, daß der Schlagkolben 1 nach oben steigt, wenn der Luftpumpcnkolben 3 sich nach unten bewegt (siehe Fig. 2,3 und 2,4). Die Stoßbewegung wird daher weich und kontinuierlich wiederholt. Die Sloßbewcgung des Schlagkolbens 1 kann nur dadurch angehalten werden, daß der Meißel 9 von dem zu bearbeitenden Material entfernt wird.

Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung können daher auf die folgenden Punkte reduziert werden:

1. Der Schlagkolben 1 weist einen Stopfen 10 auf, welcher in die Öffnung 2' des Kopfteils des Schlagkolbenzylinders 2 paßt und diese ab-

¹S schließt, so daß der Kanal 5 von dem Schlagkol-

bcnzylindcr 2 zum Luftpumpenzylinder 4 geschlossen wird;

2. das Kopfteil des Schlagkolbenzylindcrs besitzt eine Steueröffnung 12, welche in der Nähe der

^al> Öffnung 2' des Kopfteils angeordnet ist und welche gestattet, daß der Schlagkolben nach dem Verschluß der öffnung 2' durch den Stopfen weiter nach oben steigt und die Luft, weiche in der oberen Kammer 2a des Schlagkolbenzylinders 2 eingeschlossen ist, komprimiert, bis der Druck der so komprimierten Luft bewirkt, daß das damit in Verbindung stehende Rückschlagventil geöffnet wird, wobei gleichzeitig der Schlagkolben weiter nach oben steigt, bis er den oberen Totpunkt erreieht und unter dem Sog gehalten wird;

3. der Schlagkolben 1 beginnt nicht abzusinken, bevor der Luftpumpenkolben 3 nicht die in der oberen Kammer des Luftpumpenzylinders 4 eingeschlossene Luft maximal komprimiert hat,

da der Druck der komprimierten Luft auf die größere obere Fläche des Schlagkolbens nur über die kleine obere Fläche des Stopfens einwirkt. Das so gewonnene Ergebnis ist in Fig. 3 insbesondere um den oberen Totpunkt des Hubes des Schlagkolbens dargestellt. Die Anflachungen B', H' der Kurve (durchgezogene Linie) um den oberen Totpunkt in Fig. 3 zeigt an, daß die Erfindung die Verwendung eines Schlagkolbens erlaubt, welcher schwerer ist als bei den bekannten Maschinen, so daß daher der Stoß oder die Zertrümmerungskraft des Meißels erhöht wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Preßlultwerkzeug mit einer einen Luftpumpenzylinder und einem darin gleitend gelagerten Pumpenkolben aufweisenden Luftpumpe und einem Schlagkolbenzylinder mit einem darin gelagerten freien Schlagkolben, wobei beide Zylinder nebeneinander angeordnet sind und im unteren Teil ihrer Kammern eine seitliche Verbindung aufweisen, so daß in der unteren Totpunktstellung des Schlagkolbens eine Verbindung zwischen der oberen Schlagkolbenkammer und der unteren Luftpumpenkammer entsteht, und der obere Bereich der Kammern miteinander in Strömungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Schlagkolben (1) auf seiner oberen Seite einen nach oben gerichteten Stopfen (10) aufweist, der in die Öffnung (2') zum Kanal (5) der Strömungsverbindung zur oberen Kammer des Luftpumpenzylinders (4) paßt, und

b) ein Nebenkanal zur Öffnung (2') an der Oberseite des Schlagkolbenzylinders (2) mit Anschluß zum Verbindungskanal (5) vorhanden ist, in welchem Nebenkanal ein Rückschlagventil (11) angeordnet ist, das nur in Richtung zum Luftpumpenzylinder (4) durchläßt.

2. Preßluftwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftpumpenkolben (3) von einem mit dem Preßluftwerkzeug verbundenen Motor (14) über einen Riemen (15), eine Riemenscheibe (13) und einen Kurbelmechanismus (8) antreibbar ist.

3. Preßluftwerkztug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche des freien Kolbens (1) eine Aussparung aufweist, in die das Kopfteil des Meißels (9) paßt.