DE3411280C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektropneumatisches Schlagwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Werkzeug ist aus der DE-OS 21 58 503 be­ kannt.

Werkzeuge dieser Art dienen z. B. zur Zerstörung ver­ schiedener Baustoffe und Gesteine im Bauwesen, in der Bergbauindustrie und bei geologischen Erkundungsarbei­ ten.

Das bekannte Werkzeug hat eine doppelte Sicherung zur Gewährleistung des schlaglosen Leerlaufs, nämlich das pneumatische Leerfallen mittels der Leergangbohrungen und das mechanische Fangen und Halten des Schlagorgans mittels des mit diesem reibschlüssig zusammenwirkenden elastischen Elements.

Im normalen Schlagbetrieb bleiben die Leergangbohrungen durch das Schlagorgan überdeckt. Beim Wegführen des Arbeitswerkzeuges von der Bearbeitungsstelle kommt es zu einer Bewegung des Arbeitswerkzeuges bezüglich des Gehäuses und Zylinders nach vorn. Dabei erreicht das Schlagorgan ebenfalls weiter vorn liegende Positionen. Dies geht mit zunehmendem Öffnen der Leergangbohrungen einher, und nach einer bestimmten Zweit werden die Leer­ gangöffnungen soweit geöffnet, daß durch Verbinden des Luftpolsters mit der Atmosphäre kein Druckgefälle bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens erzeugt wird und die pneumatische Kopplung zwischen diesem und dem Schlag­ organ aufhört.

Das Schlagorgan hört auf, den hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens zu folgen, und der Schlagbetrieb kommt zu Ende.

Der so zustandegekommene Leerlauf wird, insbesondere wenn das Arbeitswerkzeug lotrecht nach oben weist und sein Gewicht sowie das Gewicht des Schlagorgans be­ strebt sind, das Schlagorgan wieder in die Stellung des Schlagbetriebs zurückzuführen, durch die mechanische Fang- und Haltevorrichtung gesichert.

Bei der bekannten Ausbildung ist die Fangeinrichtung ein aufgeschlitzter Federring, dessen Innendurchmesser etwas kleiner als der mit ihm zusammenwirkende Außen­ durchmessers des Schlagorgans ist, und dieser Ring ist im Gehäuse in axialer Richtung unbeweglich angeordnet. Im Schlagbetrieb kommt der Federring nicht in Kontakt mit dem Schlagorgan.

Beim Übergang des Werkzeuges in den Leergang tritt ein Schaftteil des Schlagorgans in den Federring hinein und spreizt diesen um den Differnzwert der Durchmesser. Die zwischen dem Federring und dem Schlagorgan ent­ stehende Reibungskraft verhindert dessen Zurückfallen, beispielsweise unter dem Einfluß des Eigengewichts und dem Gewicht des Arbeitswerkzeugs. Dadurch wird der Leerlauf bei beliebigen Arbeitslagen im Raum gesichert.

Die bekannte Ausbildung ist wegen der Notwendigkeit der Herstellung und des Einbaus des Fang- und Halt­ rings von einer gewissen Kompliziertheit. Hinzu kommt, daß die Zuverlässigkeit der Wirkung der mechansichen Sicherung fraglich sein kann, wenn in Abhängigkeit von der Herstellungstechnologie die Federringe das Maß des Ringinnendurchmessers nach dem Schlitzen des Ringes in der Querrichtung nicht ganz präzise sichergestellt wird. Es kann zu einer bedeutenden Streuung der Größen des Innendurchmessers des Ringes kommen, was wiederum entweder zu übermäßiger Verspannung des Schlagorgans und des Ringes und als Folge davon zu einer raschen Zerstörung des letzteren führt oder eine unzureichende Haltekraft des Rings und damit einen ungenauen Über­ gang zum Leerlauf zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektro­ pneumatisches Schlagwerkzeug zu schaffen, dessen me­ chanische Fang- und Haltevorrichtung für das Schlag­ organ mit geringerem Aufwand hergestellt werden kann und von größerer Zuverlässigkeit und Stabilität ihrer Para­ meter ist.

Ausgehend von einem Werkzeug der oberbegrifflich voraus­ gesetzten Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Weiterbil­ dungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein elektropneumatisches Schlagwerkzeug bei der Schlagausübung im Längsschnitt;

Fig. 2 den Vorderteil des Werkzeugs im Augenblick des Auffangens des Schlagorgans beim Leergang des Werkzeugs;

Fig. 3 den Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 den Vorderteil eines Werkzeugs, bei dem die Schlitze in den Leerlaufbohrungen enden, im Augenblick des Auffangens des Schlagorgans beim Leergang des Werk­ zeugs;

Fig. 5 ein elektropneumatisches Schlagwerkzeug bei der Schlagausübung im Längsschnitt, wobei hier die Schlitze im Zylinder gleichzeitig als Kompensatoren der Luft­ verluste aus dem Luftpolster dienen.

Das elektropneumatische Schlagwerkzeug besteht aus einem Gehäuse 1, einem in diesem untergebrachten Kurbel­ antrieb 2, der einen Kolben 5 in einem Zylinder 4 hin und her bewegt, und einem Schlagorgan 6, welches mit dem Kolben 5 mit Hilfe eines Luftpolsters 7 verbunden ist und mit einem in das vordere Ende des Gehäuses 1 eingesetzten Arbeitswerkzeug 3 periodisch im Takt der Bewegung des Kolbens 5 zusammenwirkt. Im Zylinder 4 ist eine Bohrung 8 ausgeführt, die bei im hinteren Totpunkt stehenden Kolben 5 vor diesem liegt und zur Kompensation der Luftverluste aus dem Luftpolster 7 dient. Im Zylinder 4 sind auch Leergangsbohrungen 9 ausgeführt, die von der hinteren Stirnseite 10 des Schlag­ organs 6 freigegeben werden, wenn dieses das Arbeits­ werkzeug 3 berührt.

Der vordere Teil des Zylinders 4 ist ausgebildet als Einrichtung zum Auffangen des Schlagorgans und ragt hierzu frei unter Belassung eines Radialspiels 11 und eines Axialspiels 12 in das werkzeugseitige vordere Ende des Gehäuse 1. Das freie Ende des Zylinders 4 hat einen Abschnitt 13, dessen Innendurchmesser etwas ge­ ringer als der Durchmesser des Schlagorgans 6 ist, und vom vorderen Rand 15 ausgehende Längsschlitz 14, deren Länge größer als die Länge des Abschnitts 13 des Zylinders 4 ist. Diese Längsschlitze 14 unterteilen die Wand des freien Endes des Zylinders 4 in elastische Blätt­ chen 16. Deren Anzahl kann je nach ihrer Nachgiebig­ keit beliebig, z. B. vier sein.

Die Bewegung des Schlagorgans 6 wird bei dessen Auf­ fangen durch einen Gummi-Metalldämpfer 17 begrenzt. Bei Leergang nimmt das Schlagorgan 6 diese in Fig. 2 gezeigte Stellung ein, wobei es sich auf den Gummi- Metalldämpfer 12 abstützt und vom Abschnitt 13 des freien Endes des Zylinders 4 gehalten ist. Die Schlitze 14 enden in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 in im Zylinder 4 ausgeführten Bohrungen 18. Ebenso können zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der elastischen Blätt­ chen 16 die Schlitze 14 im Zylinder 4 gemäß Fig. 4 in den Leergangbohrungen 9 enden. Schließlich können, um die Luftverluste aus dem Luftpolster 7 auszugleichen, die Schlitze 14 des Zylinders 4 gemäß Fig. 5 eine solche Erstreckung aufweisen, daß sie über die Grenzen der Stirnseite 10 des Schlagorgans 6 auf der Seite des Luftpolsters 7 in der Berührungslage des Schlagorgans 6 mit dem Arbeitswerkzeug 3 im Augenblick des Schlages hinausragen. Die Ausgleichsbohrung 8 im Zylinder 4 kann dabei entfallen.

Der Betrieb des beschriebenen Schlagwerkzeugs verläuft wie folgt:

Durch die Kopplung über das Luftpolster 7 folgt das Schlagorgan 6 den Bewegungen des Kolbens 5 und führt hin- und hergehende Bewegungen im Zylinder 4 aus, wo­ bei es periodisch auf das Arbeitswerkzeug 3 schlägt. Die Leergangbohrungen 9 bleiben dabei außerhalb des Luftpolsters 7.

Bei Überführung der Maschine in den nicht schlagenden Leergang wird das Gehäuse 1 nach oben weggeführt. Das Arbeitswerkzeug 3 fällt unter der Wirkung seines Ge­ wichts bezüglich des Gehäuses 1 nach unten. Das Schlag­ organ 6 bewegt sich, zunächst unter Ausübung weiterer Schläge auf das Arbeitswerkzeug 3, ebenfalls weiter nach unten, bis die in Fig. 2 gezeigte Stellung er­ reicht wird. In dieser Stellung des Schlagorgans 6 verbinden die Leergangbohrungen 9 das Luftpolster 7 mit der Umgebung, so daß das Luftpolster 7 trotz weiterer Bewegung des Kolbens 5 unwirksam wird. Es fehlt die Kraft des Luftpolsters 7, die dem Schlag­ organ 6 nach oben hebt, und dieses bleibt in seiner unteren Stellung in Kontakt mit dem Gummimetalldämpfer 17.

In dieser Stellung wird das Schlagorgan 6 vom Abschnitt 13 des Zylinders 4 gehalten. Da der Innendurchmesser des Abschnitts 13 kleiner als der Durchmesser des Schlagorgans 6 ist, drückt dieses die zwischen den Schlitzen 14 gebildeten elastischen Blättchen 16 nach außen. Diese sind so nachgiebig, daß sich der lichte Innenraum zwischen ihnen bis auf den Durchmesser des Schlagorgans 6 aufweiten kann.

Zur elastischen Aufweitung des Vorderabschnitts 13 des Zylinders trägt das Vorhandensein des Radialspiels 11 und des Axialspiels 12 zwischen diesem Abschnitt und dem Gehäuse 1 bei sowie der Umstand, daß die Länge der längs des Zylinders 4 ausgeführten Schlitze 14 die Länge des Abschnitts 13 des Zylinders 4 übersteigt, was eine höhere Nachgiebigkeit der Blättchen 16 zur Folge hat.

Um die Zuverlässigkeit zu steigern und Spannungsspitzen zu beseitigen, enden die Schlitze 14 bei der Ausbildung gemäß Fig. 1 bis 3 in im Zylinder 4 ausgeführten Bohrungen 18.

Die zwischen den elastischen Blättchen 16 und dem Schlag­ organ 6 wirkende Reibung verhindert ihre Verschiebung in bezug auf einander und hält das Schlagorgan 6 zuver­ lässig in der Stellung fest, in der die Leergang­ bohrungen 9 geöffnet sind und dabei den schlaglosen Leergang sichern. Auf diese Weise ist ein zuverlässiges Umstellen des Werkzeugs vom Schlagbetrieb auf den schlaglosen Leergang in jeder beliebigen Lage des Werkzeugs möglich, darunter auch in der Stellung, in der das Arbeitswerkzeug 3 nach oben gerichtet ist.

Die Umstellung der Maschine vom Leergang auf den Schlag­ betrieb geschieht in umgekehrter Reihenfolge. Das Werk­ zeug wird mit dem Arbeitswerkzeug 3 auf das Werkstück bzw. die zu bearbeitende Stelle, z. B. eines Abbau­ stoßes, gedrückt, so daß das Arbeitswerkzeug 3 sich in das Gehäuse 1 hineinschiebt und die Reibungskraft zwischen dem Abschnitt 13 und dem Schlagorgan 6 über­ wunden wird. Dieses verschiebt sich in Richtung zum Kolben 5, der seine hin- und hergehenden Bewegungen aus­ führt.

Nach Lösen der Klemmverbindung zwischen dem Abschnitt 13 und dem Schlagorgan 6 bei dessen Bewegung zum Kolben 5 überdeckt das Schlagorgan 6 die Leergangbohrungen 9 und das Luftpolster 7 wird von der Atmosphäre abge­ trennt, so daß es seine Wirksamkeit zwischen dem Kolben 5 und dem Schlagorgan 6 wieder entfaltet. Es ent­ steht eine vom Druckgefälle herrührende Kraft, die das Schlagorgan 6 zwingt, unmittelbar nach dem Kolben 5 die hin und hergehende Bewegung auszuführen und dabei mit dem Arbeitswerkzeug 3 zusammenwirken. Auf solche Weise setzt der Schlagbetrieb wieder ein.

Es ist vorteilhaft, wenn die Schlitze 14 gemäß Fig. 4 im Zylinder 4 durch die Leergangbohrungen 9 ver­ laufen. Die Leergangbohrungen 9 vermindern dabei die Spannungskonzentration bei der elastischen Verformung der Blättchen 16 und steigern die Betriebszuverlässig­ keit der Einrichtung zum Auffangen des Schlagbolzens 6 bei schlaglosem Leergang.

Genäß Fig. 5 haben die Schlitze 14 im Zylinder 4 eine solche Erstreckung in Axialrichtung, daß sie über die Grenzen des Schlagorgans 6 auf der Seite der Luftpolsters 7 hinausgehen. Dadurch dienen sie gleichzeitig als Kompensatoren der Luftverluste aus dem Luftpolster 7.

Neben der Hauptbohrung 8 zum Ausgleich der Luftver­ luste aus dem Luftpolster 7 erhöht das Vorhandensein der Schlitze 14 den Bereich der Betriebsfähigkeit des Schlagwerkes beim Übergang vom schlaglosen Leergang auf den Schlagbetrieb. Dabei kann der genante Übergang in einem weiten Bereich der Speisespannungen verwirklicht werden und insbesondere auch bei Verwendung von Antriebs­ motoren mit weicher mechanischer Charakteristik, z. B. von Stromwendermotoren. Im Leerlauf ohne Belastung hat ein solcher Motor eine wesentlich höhere Drehge­ schwindigkeit als unter Belastung im Schlagbetrieb, so daß der Kolben 5 die hin- und hergehende Bewegung mit einer entsprechend höheren Frequenz ausführt. Bei Überführung des Werkzeugs vom Leergang auf den Schlag­ betrieb kann der Luftüberschuß des Luftpolsters 7 bei erhöhter Frequenz des Kolbens 5 über die Bohrung nicht rechtzeitig entweichen, was den Übergang auf den Schlag­ betrieb stört. Das Vorhandensein der Schlitze 14 (Fig. 5) vergrößert den Flächeninhalt der Bohrungen zum Ablassen des Luftüberschußes aus dem Luftpolster 7, was die Be­ dingungen der Ingangsetzung des Schlagbetriebs zu ver­ bessern gestattet. Im Schlagbetrieb, d. h. wenn sich das Schlagorgan schon bewegt, ist die Zeit der Verbindung des Luftpolsters mit der Umgebungsatmosphäre durch die Schlitze 14 gering und übt keinen wesentlichen Einfluß auf die Arbeit des Schlagwerkes aus.

Das Schlagorgan 6 wird also aufgrund der Elastizität der Blättchen 16 aufgefangen, die durch die Schlitze 14 im Zylinder 4 und durch die Differenz der Durchmesser des Abschnitts 13 und des Schlagorgans 6 gewährleistet ist. Berücksichtigt man, daß der Innendurchmesser des Abschnitts 13 wie auch der Innendurchmesser des ganzen Zylinders 4 durch Schleifen ausgeführt werden, das als Abschlußoperation sehr genaue und stabile Maße sichert, ist die Verformung der elastischen Blättchen 16 auch ein stabiler Parameter, was einerseits die Möglichkeit über­ mäßiger Verformungen der Einrichtung zum Auffangen des Schlagorgans 6 und als Folge die Möglichkeit eines Bruchs vermindert und andererseits ein zuverlässiges Auffangen des Schlagorgans 6 gewährleistet.

Claims (4)

1. Elektropneumatisches Schlagwerkzeug mit einem Gehäuse (1), einem in diesem untergebrachten Antrieb (2), einem Arbeitswerkzeug (3), einem Zylinder (4), in dem ein mit dem Antrieb (2) verbundener Kolben (5) und ein Schlag­ organ (6) angeordnet sind, das mit dem Kolben (5) durch ein Luftpolster (7) verbunden ist und mit dem Arbeits­ werkzeug (3) zusammenwirkt,
sowie mit einer Einrichtung zum Auffangen des Schlag­ organs (6) bei Leergang, die im Zylinder (4) ausgeführte Leergangbohrungen (9) aufweist,
und mit einem Schlitz aufweisenden elastischen Element eines gegenüber dem Durchmesser des Schlagorgans ge­ ringeren Innendurchmesser, das für ein reibschlüssiges Zusammenwirken mit dem Schlagorgan (6) aufweitbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element von einem werkzeugseitig gelegenen und mit Axialspiel (12) und Radialspiel (11) gegenüber dem Gehäuse (1) eingebauten Teil des Zylinders (4) gebildet ist, indem dessen das elastische Element bildendes freies Ende durchgehende Längsschlitze (14) aufweist, deren Länge größer als die Länge des das elastische Element bil­ denden Abschnittes (13) des Zylinders (4) ist, wodurch die Wand dort in elastische Blättchen (16) aufgeteilt ist.

2. Elektropneumatisches Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (14) mit einer Bohrung (18) in der Wand des Zylinders (4) endet.

3. Elektropneumatisches Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (14) mit einer Leergangbohrung (9) endet.

4. Elektropneumatisches Schlagwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (14) über die Grenzen des Schlagorgans (6) auf der Seite des Luftpolsters (7) in der Berührungslage mit dem Arbeits­ werkzeug (3) hinausragt.