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Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betriebene Schlagvor-
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richtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2. Vorteilhdfte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 3 bis 7 aufyeführt.
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Aus der DE-PS 25 50 129 ist ein hydraulisches Schlaggerät mit einem
in einem Gehäuse hin- und herschwingenden Differentialkolben bekannt, bei dem über
Kanäle in von Kolben und Gehäuse gebildeten Kammern eine Druckflüssigkeit zugeführt
werden kann. Bei dem bekannten Schlaggerät steht der konstante Druck auf der größeren
Arbeitsfläche des Differentialkolbens an. Für den Schlagvorgang wird die Fläche
angesteuert, die sich im Grund einer auf der dem Werkzeug abgewandten Seite des
Differentialkolbens angeordneten Bohrung befindet. Bei dieser Art der Ansteuerung
des Differentialkolbens besteht der Nachteil, daß hohe Rückstoßkräfte auftreten.
Der mit einem Abbauwerkzeug der bekannten Art arbeitende Bedienungsmann wird frühzeitig
ermüden.
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Um ausreichend Andrückkräfte bei dem als Differentialkolben ausgeführten
Schlagkolben zu erreichen, ist die Arbeitsfläche im Bohrgrund des Schlagkolbenkopfes
möglichst groß zu gestalten.
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Dies führt zu einer Verkleinerung der Wandstärke der Hülse, die gebildet
wird aus dem Kolbenkopf, in den eine Bohrung eingearbeitet ist, an deren Bohrgrund
sich die Arbeitsfläche befindet. Der Nachteil ist eine zu geringe zu erwartende
Lebensdauer der Hülse.
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Andererseits kann bei dem bekannten Schlagwerkzeug die Wanddicke der
Hülse aus Gewichtsgründen nicht beliebig vergrößert werden.
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Ein schwerer Hammer kann vom Werker nicht ohne hohe Kraftanstrengungen
bedient werden.
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Beim Umsteuern der Kolbenbewegung treten durch die Abbremsung des
Kolbens beim Aufschlag - und damit auch eine Abbremsung der Ölsäule - Druckspitzen
im Öl auf, die kurzzeitig den dreifachen
Wert des Betriebsdruckes
annehmen können. Bei dem bekannten Schlagkolben ist die dem Werkzeug abgewandte
Hülsenfläche des Schlagkolbens relativ groß, so daß der auch "Wasserschlag" genannte
Effekt des nicht gewünschten Druckanstiegs auftritt.
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Bei dem aus dieser Schrift bekannten Werkzeug ist die Kolbenkammer,
die gebildet wird aus der Gehäuseinnenwand, dem aus dem Kolben herausragenden Rohr
und der Stirnfläche der Hülse des Schlagwerkzeugkopfes, nicht über den gesamten
Kolbenweg mit der Rücklaufleitung verbunden. Der sich bewegende Schlagkolben ist
in der Lage, in dieser Kammer ein Vakuum zu erzeugen. Die Folge ist ein Ausgasen
des Hydrauliköles. Das Gas wird von dem sich zurückbewegenden Schlagkolben verdichtet.
Dies führt in nachteiliger Weise insbesondere zu Kavitationserscheinungen.
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Der aus der o.g. Schrift bekannte Kolbenschieber wird lediglich durch
den konstanten Druck auf die Arbeitsfläche des kleineren Hilfskolbenteils belastet.
Der Umsteuervorgang wird durch den kurzzeitigen Druckimpuls auf die Fläche des größeren
Hilfskolbenteils eingeleitet. Nach Kolbenumkehr wird der Steuerschieber durch Verschließen
der im Gehäuse angeordneten Ringnuten, die über Kanäle mit dem Steuerkolben in Verbindung
stehen, durch den Kopf des Schlagkolbens in seiner Stellung gehalten. Bei Verschleiß
des Schlagkolbenkopfes und durch das Auftreten des oben erwähnten Vakuums kann Ö1,
das zur Fixierung des Steuerkolbens in seiner Steuerstellung erforderlich ist, abfließen.
Die Folge ist ein ungewolltes, vorzeitiges Steuern des Kolbens.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden
und eine hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung zu schaffen, die insbesondere
bei hoher Einzelschlagenergie durch Vermindern der Rückstoßkraft vom Bedienungsmann
einwandfrei zu handhaben ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile
der Ansprüche 1 und 2. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
dargelegt.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird der Rückstoß gedämpft, und die
Rückstoßkraft wird nach oben begrenzt, u.z. so stark eingestellt, daß der Abbauhammer
gegenüber seinem Eigengewicht gerade angehoben wird. Der Differentialkolben ist
robust und verschleißam ausgeführt. Durch definierte Druckverhältnisse wird der
Steuerschieber exakt angesteuert und ermöglicht eine einwandfreie, vom Verschleiß
des Schlagkolbens unabhängige Bedienung der Schlagvorrichtung.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden näher beschrieben. Die schematische Zeichnung zeigt: Fig. 1 Querschnitt
der Schlagvorrichtung, Fig. 2 Schnitt des Differentialkolbens, Fig. 3 Schnitt des
Steuerschiebers.
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Der in Fig. 2 dargestellt Differentialkolben 10 besteht aus dem im
Durchmesser größeren, dem Werkzeug abgewandten Kolbenteil 11 und dem dem Werkzeug
zugewandten Kolbenteil 12. Zwischen den Kolbenteilen 11 und 12 befindet sich die
Schulterfläche 13. Koaxial zur Hauptachse des Differentialkolbens 10 ist im Kolbenteil
11 die Bohrung 14 angeordnet mit der Bohrungsgrundfläche 15. An der der Schulterfläche
entgegengesetzten Seite des Kolbenteils 11 befindet sich die Ringfläche 16. Die
Größe der Ringfläche 16 ist abhängig von dem Durchmesser des Kolbenteils 11 und
dem Durchmesser der Bohrung 14. Auf der dem Werkzeug zugewandten Seite des Kolbenteils
12 ist die Schlagfläche 17 angeordnet.
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Die Fig. 3 zeigt den Steuerschieber 20 mit jeweils an den Kopfseiten
angeordneten Bohrungen 21 und 24. Am Bohrungsgrund der Arbeitshubbohrung 21 ist
die Arbeitshubfläche 22 angeordnet, und am Bohrungsgrund der Rückhubbohrung 24 ist
die Rückhubfläche 25 angeordnet. Die Arbeitshubfläche 22 ist größer als die Rückhubfläche
24. Auf der Seite des Steuerschiebers 20, auf der sich die Arbeitshubbohrung 21
befindet, verbleibt die Arbeitshubringfläche 23s und auf der Seite der Rückhubbohrung
24 verbleibt die Rückhubringfläche 26. In der Nähe der Mitte der der Rückhubbohrung
24 zugeneigten Seite des Steuerhubschiebers 20 ist quer zur Hauptachse die Muschel
27 angeordnet. Parallel zur Muschel 27 ist auf der der Arbeitshubbohrung 21 zugeneigten
Seite die Ringnut 28 vorgesehen. Die Ringnut 28 ist über den Verbindungskanal 29
mit der Arbeitshubbohrung 21 verbunden.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch die Zusammenstellung der gesamten Schlagvorrichtung.
Im Gehäuse 30 ist die Gehäusekammer 40 und die Steuerschieberkammer 60 eingebracht.
Die Steuerschieberkammer 60 ist auf der dem Werkzeug abgewandten Seite des Gehäuses
30 im rechten Winkel zur Gehäusehauptachse angeordnet. In das offene Ende der Gehäusekammer
40 ist das Einsteckwerkzeug 50 mit dem Werkzeugschaft 51 einbringbar. Der Bedienungsmann
hält die Schlagvorrichtung an den Handgriffen 39. Die Zu- und Abführung des Druckmediums
ist seitlich am Gehäuse vorgesehen. Zur Druckzuführung dient der Druckkanal 31,
der über den Schieberkanal 38 mit der Rückhubbohrung 24 in Verbindung steht und
im Zentralkanal 33 mündet. Der Zentralkanal ist im Rohr 46, das in die Gehäusekammer
40 hineinragt, axial angeordnet und verbindet die Rohrkammer 48, die gebildet wird
aus der Wandung der Bohrung 14, der Bohrungsgrundfläche 15 und der am Kopf des Rohres
46 sich befindenden Rohrfläche 47 mit der Steuerschieberkammer 60. In der Nähe des
Druckkanals 31 ist der Rücklaufkanal 32 vorgesehen, der zum einen in der Bohrungskammer
62, die gebildet wird aus den Wandungen der Steuerschieberkammer 60 und der Rückhubringfläche
26 des
Steuerschiebers 20, und zum anderen einmal in der Steuerschieberkammer
60 in der Höhe der Muschel 27 des Steuerschiebers 20 und in der oberen Kammer 41,
die gebildet wird von den Wandungen der Gehäusekammer 40 und dem Rohr 46, der Kopffläche
45 und der Ringfläche 16 des Differentialkolbens 10, mündet. Zwischen der Steuerschieberkammer
60 in Höhe der Muschel 27 des Steuerschiebers 20 und der Gehäusekammer 40 in Nähe
der Absatzfläche 44, die dem Werkzeug zugewandt ist, ist der Schulterkanal 34 angeordnet.
Der Mittenkanal 35 stellt eine Verbindung her zwischen der Gehäusekammer 40 und
der Steuerschieberkammer 60 im Bereich der Arbeitshubbohrung 21. Der Kopfkanal 37
stellt eine Verbindung her zwischen der Kleinkammer 61, die gebildet wird aus den
Wandungen der Steuerschieberkammer 60 und der Arbeitshubringfläche 23 des Steuerschiebers
20 und der Gehäusekammer 40 auf der dem Werkzeug abgewandten Seite oberhalb der
Mündung des Mittenkanals 35. An den Kopfkanal 37 ist der Fußkanal 36 angeschlossen,
der in der unteren Kammer 42, die gebildet wird aus der Kammerseitenwand 49, der
dem Werkzeug zugewandten Absatzfläche 44 sowie der Wandung des Kolbenteils 12 und
der Schulterfläche 13 des Differentialkolbens 10. Der dem Werkzeug zugewandte Kolbenteil
12 wird in der Schaftführung 43 geführt.
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Der Bewegungsablauf ist wie folgt: Die Fig. 1 zeigt die Schlagvorrichtung
zu Beginn des Schlaghubes. Über den Druckkanal 31 wird Drucköl über den Schieberkanal
38 auf die Rückhubfläche 25 und gleichzeitig über den Zentralkanal 33, die Ringnut
28 und den Verbindungskanal 29 auf die Arbeitshubfläche 22 geführt. Da die Fläche
22 größer als die Fläche 25 ist, wird der Steuerschieber in die Arbeitsstellung
gebracht, bei der sich die Fläche 26 gegen das Gehäuse lehnt. In dieser Stellung
wird über die Muschel 27 die untere Kammer 42 über den Schulterkanal 34 mit dem
Rücklaufkanal 32 verbunden, der mit der oberen Kammer 41 in Verbindung steht. Gleichzeitig
steht die untere Kammer 42 über den Fußkanal 36 und den Kopfkanal 37 in Verbindung
mit der Kleinkammer 61.
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Durch das über den Druckkanal 31 und den Zentralkanal 33 in die Rohrkammer
48 eingebrachte Drucköl wird der Differentialkolben 10 in Richtung des Einsteckwerkzeugs
50 bewegt.
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Während des Aufschlagens des Differentialkolbens 10 auf das Einsteckwerkzeug
50 gibt der Differentialkolben 10 an der Ringfläche 16 die Ringnut des Mittenkanals
35 frei. Der während des Arbeitshubes mit Drucköl gefüllte Mittenkanal 35 entspannt
sich in der oberen Kammer 41, die mit dem Rücklaufkanal 32 in Verbindung steht.
Der über den Schieberkanal 38 anstehende Druck auf die Rückhubfläche 25 bewegt den
Steuerschieber 20 in seine Rückhubstellung, bei der die Arbeitshubfläche 22 sich
gegen das Gehäuse lehnt. In dieser Stellung des Steuerschiebers 20 ist der Zentralkanal
33 über die Muschel 27 mit dem Schulterkanal 34 verbunden, so daß Drucköl in die
untere Kammer 42 gelangt und den Differentialkolben 10 über die Schulterfläche 13
vom Einsteckwerkzeug 50 wegbewegt.
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Während der gesamten Bewegung des Differentialkolbens 10, also auch
am Ende des Schlaghubes und zu Beginn des Rückhubes, ist die obere Kammer 41 mit
dem Rücklaufkanal 32 verbunden. In keiner Phase kann in der Kammer 41 ein Vakuum
entstehen.
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Während des Rückhubes überfährt die Schulterfläche 13 den Fußkanal
36. Das in der unteren Kammer sich befindende Drucköl gelangt über den Fußkanal
36 und den Kopfkanal 37 in die Kleinkammer 61.
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Da die Arbeitshubringfläche 23 größer ist als die Ringhubfläche 25,
wird der Steuerschieber 20 in seiner Arbeitsstellung bewegt.
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Das in der unteren Kammer 42 sich befindende Drucköl kann sich über
den Schulterkanal 34, die Muschel 27 und den Rücklaufkanal 32 in der oberen Kammer
41 und im Rücklaufkanal 32 entspannen.
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Die Abbremsung des Differentialkolbens 10 wird dadurch gedämpft.
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Das in der Rohrkammer 48 anstehende Drucköl bewegt den Differentialkolben
10 wieder in Richtung des Einsteckwerkzeugs 50. Das in der Arbeitshubbohrung 21
anstehende Drucköl, das über den Verbindungskanal 29 mit dem Zentralkanal 33 in
Verbindung steht, hält den Steuerschieber 20 sicher in seiner Arbeitsstellung.
Bezeichnungsliste
10 Differentialkolben 11 dem Werkzeug abgewandter Kolbent.
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12 dem Werkzeug zugewandter Kolbent.
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13 Schulterfläche 14 Bohrung 15 Bohrungsgrundfl äche 16 Ringfläche
17 Schlagfläche 18 19 20 Steuerschieber 21 Arbeitshubbohrung 22 Arbeitshubfläche
23 Arbeitshubringfläche 24 Rückhubbohrung 25 Rüchhubfläche 26 Rückhubringfläche
27 Muschel 28 Ringnut 29 Verbindungskanal 30 Gehäuse 31 Druckkanal 32 Rücklaufkanal
33 Zentralkanal 34 Schulterkanal 35 Mittenkanal 36 Fußkanal 37 Kopfkanal 38 Schieberkanal
39 Handgriff 40 Gehäusekammer 41 obere Kammer 42 untere Kammer 43 Schaftführung
44 Absatzfläche 45 Kopffläche 46 Rohr 47 Rohrfläche 48 Rohrkainmer 49 Kammersei
tenwand 50 Einsteckwerkzeug 51 Werkzeugschaft 60 Steuerschieberkammer 61 Kleinkammer
62 Großkammer