DE3505732C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betriebene Schlagvor­ richtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-PS 25 50 129 ist ein hydraulisches Schlaggerät mit einem in einem Gehäuse hin- und herschwingenden Differentialkol­ ben bekannt, bei dem über Kanäle in von Kolben und Gehäuse gebil­ deten 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 Differentialkol­ bens angeordneten Bohrung befindet. Bei dieser Art der Ansteue­ rung des Differentialkolbens besteht der Nachteil, daß hohe Rück­ stoßkräfte auftreten. Der mit einem Abbauwerkzeug der bekannten Art arbeitende Bedienungsmann wird frühzeitig ermüden.

Um ausreichend Andrückkräfte bei dem als Differentialkolben aus­ geführten Schlagkolben zu erreichen, ist die Arbeitsfläche im Bohrgrund des Schlagkolbenkopfes möglichst groß zu gestalten. Dies führt zu einer Verkleinerung der Wandstärke der Hülse, die gebildet wird aus dem Kolbenkopf, in den eine Bohrung eingearbei­ tet ist, an deren Bohrgrund sich die Arbeitsfläche befindet. Der Nachteil ist eine zu geringe zu erwartende Lebensdauer der Hülse. Andererseits kann bei dem bekannten Schlagwerkzeug die Wanddicke der Hülse aus Gewichtsgründen nicht beliebig vergrößert werden. Ein schwerer Hammer kann vom Werker nicht ohne hohe Kraftanstren­ gungen bedient werden.

Beim Umsteuern der Kolbenbewegung treten durch die Abbremsung des Kolbens beim Aufschlag - und damit auch eine Abbremsung der Öl­ säule - 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.

Bei dem aus dieser Schrift bekannten Werkzeug ist die Kolbenkam­ mer, die gebildet wird aus der Gehäuseinnenwand, dem aus dem Kol­ ben herausragenden Rohr und der Stirnfläche der Hülse des Schlag­ werkzeugkopfes, nicht über den gesamten Kolbenweg mit der Rück­ laufleitung 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 zurückbewe­ genden Schlagkolben verdichtet. Dies führt in nachteiliger Weise insbesondere zu Kavitationserscheinungen.

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 Hilfskol­ benteils 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 Ver­ schleiß des Schlagkolbenkopfes und durch das Auftreten des oben erwähnten Vakuums kann Öl, das zur Fixierung des Steuerkolbens in seiner Steuerstellung erforderlich ist, abfließen. Die Folge ist ein ungewolltes, vorzeitiges Steuern des Kolbens.

Eine weitere Schlagvorrichtung ist aus der DE-OS 27 54 489 bekannt. Hierbei wird die dem Werkzeug zugewandte Fläche des Kolbens konstant unter Druck gehalten, während die dem Werkzeug abgewandte Kolbenseite gesteuert mit Druck beaufschlagt wird. Damit muß das Produkt aus Fläche und Druck in Richtung des Arbeitswerkzeuges größer sein, und folglich wird auch die manuell aufzubringende Gegenkraft größer.

Schließlich sei noch auf die DE-OS 24 54 940 verwiesen, die ebenfalls ein Schlaggerät betrifft. Die Ausbildung des Differentialkolbens weicht von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Aufbau grundsätzlich ab, aber es wird ein Steuerkolben verwendet, dessen Aufbau dem der vorliegenden Schlagvorrichtung im wesentlichen entspricht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung zu schaffen, die insbesondere bei hoher Einzelschlagenergie durch Vermindern der Rückstoßkraft vom Bedienungsmann einwandfrei zu handhaben ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Tei­ les des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Rückstoß gedämpft, und die Rückstoßkraft wird nach oben begrenzt, u. z. so stark einge­ stellt, daß der Abbauhammer gegenüber seinem Eigengewicht gerade angehoben wird. Der Differentialkolben ist robust und verschleiß­ arm ausgeführt. Durch definierte Druckverhältnisse wird der Steu­ erschieber exakt angesteuert und ermöglicht eine einwandfreie, vom Verschleiß des Schlagkolbens unabhängige Bedienung der Schlagvorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und im folgenden näher beschrieben. Die schematische Zeichnung zeigt

Fig. 1 Querschnitt der Schlagvorrichtung,

Fig. 2 Schnitt des Differentialkolbens,

Fig. 3 Schnitt des Steuerschiebers.

Der in Fig. 2 dargestellte Differentialkolben 10 besteht aus dem im Durchmesser größeren, dem Werkzeug abgewandten Kolbenteil 11 und dem dem Werkzeug zugewandten Kolbenteil 12. Zwischen den Kol­ benteilen 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 be­ findet sich die Ringfläche 16. Die Größe der Ringfläche 16 ist abhängig von dem Durchmesser des Kolbenteils 11 und dem Durchmes­ ser der Bohrung 14. Auf der dem Werkzeug zugewandten Seite des Kolbenteils 12 ist die Schlagfläche 17 angeordnet.

Die Fig. 3 zeigt den Steuerschieber 20 mit jeweils an den Kopf­ seiten 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 Rückhub­ fläche 25. Auf der Seite des Steuerschiebers 20, auf der sich die Arbeitshubbohrung 21 befindet, verbleibt die Arbeitshubringfläche 23, und auf der Seite der Rückhubbohrung 24 verbleibt die Rück­ hubringfläche 26. In der Nähe der Mitte der der Rückhubbohrung 24 zugeneigten Seite des Steuerhubschiebers 20 ist quer zur Haupt­ achse die Ringnut 27 angeordnet. Parallel zur Ringnut 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.

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 zugewandten 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 Druck­ zuführung 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 Gehäuse­ kammer 40 hineinragt, axial angeordnet und verbindet die Rohrkam­ mer 48, die gebildet wird aus der Wandung der Bohrung 14, der Bohrungsgrundfläche 15 und der am Kopf des Rohres 46 sich befin­ denden 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 Wandun­ gen der Steuerschieberkammer 60 und der Rückhubringfläche 26 des Steuerschiebers 20, und zum anderen einmal in der Steuerschieber­ kammer 60 in der Höhe der Ringnut 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 Ring­ fläche 16 des Differentialkolbens 10′ mündet. Zwischen der Steu­ erschieberkammer 60 in Höhe der Ringnut 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 Gehäuse­ kammer 40 und der Steuerschieberkammer 60 im Bereich der Arbeits­ hubbohrung 21. Der Kopfkanal 37 stellt eine Verbindung her zwi­ schen 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 Differentialkol­ ben 10. Der dem Werkzeug zugewandte Kolbenteil 12 wird in der Schaftführung 43 geführt.

Der Bewegungsablauf ist wie folgt: Die Fig. 1 zeigt die Schlag­ vorrichtung 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 Ringnut 27 die untere Kammer 42 über den Schulterkanal 34 mit dem Rücklauf­ kanal 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.

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.

Während des Aufschlagens des Differentialkolbens 10 auf das Ein­ steckwerkzeug 50 gibt der Differentialkolben 10 an der Ringfläche 16 die Ringnut des Mittenkanals 35 frei. Der während des Arbeits­ hubes 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 Rückhub­ stellung, bei der die Arbeitshubfläche 22 sich gegen das Gehäuse lehnt. In dieser Stellung des Steuerschiebers 20 ist der Zentral­ kanal 33 über die Ringnut 27 mit dem Schulterkanal 34 verbunden, so daß Drucköl in die untere Kammer 42 gelangt und den Differen­ tialkolben 10 über die Schulterfläche 13 vom Einsteckwerkzeug 50 wegbewegt.

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.

Während des Rückhubes überführt die Schulterfläche 13 den Fußka­ nal 36. Das in der unteren Kammer sich befindende Drucköl gelangt über den Fußkanal 36 und den Kopfkanal 37 in die Kleinkammer 61. Da die Arbeitshubringfläche 23 größer ist als die Rückhubfläche 25, wird der Steuerschieber 20 in seine Ausgangsstellung bewegt. Das in der unteren Kammer 42 sich befindende Drucköl kann sich über den Schulterkanal 34, die Ringnut 27 und den Rücklaufkanal 32 in der oberen Kammer 41 und im Rücklaufkanal 32 entspannen Die Abbremsung des Differentialkolbens 10 wird dadurch gedämpft. Das in der Rohrkammer 48 anstehende Drucköl bewegt den Differen­ tialkolben 10 wieder in Richtung des Einsteckwerkzeugs 50. Das in der Arbeitshubbohrung 21 anstehende Drucköl, das über den Verbin­ dungskanal 29 mit dem Zentralkanal 33 in Verbindung steht, hält den Steuerschieber 20 sicher in seiner Arbeitsstellung.

Claims (7)

1. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung mit einem in einem Gehäuse hin- und herbewegbaren, gegen ein Einsteckwerkzeug schlagenden Differentialkolben (10) und drei den Arbeitsflächen des Schlagkolbens zuge­ ordneten Kammern (41, 42, 48), wobei die erste Kammer (42) auf der dem Einsteckwerkzeug (50) zugewandten Seite des Schlagkolbens (10) angeordnet ist und die zweite (48) auf der dem Schlagwerkzeug entgegengesetzten Seite aus einer koaxialen, zur Mittenachse im Kolben vorgesehenen Bohrung und einem in diese Bohrung einge­ führten Rohr (46) besteht und die dritte (41) von dem Rohr (46) und dem Gehäuse (30) gebildet wird, und die Kammern über Kanäle mit einem in einem Steuerzylinder verschiebbaren Steuerkolben (20) verbunden sind, an dem stirnseitig Arbeitsflächen (61, 62) unterschiedlicher Größe angeordnet sind, die in Abhängigkeit der Bewegung des Differentialkolbens (10) hydraulisch steuerbar sind, wobei der Steuerkolben (20) eine Ringut (27) besitzt mit der zwei der Kammern untereinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1.1 der Differentialkolben (10) eine die erste Kammer begrenzende Schulter (13) besitzt, deren Fläche größer ist als die Fläche des Bohrgrundes (15) der zweiten Kammer (48),
• 1.2 die zweite Kammer (48) über einen Zentralkanal (33) mit dem Druckkanal (31) in Verbindung steht,
• 1.3 die dritte Kammer (41) mit der Rücklaufleitung (32) in Verbindung steht, und
• 1.4 die erste Kammer (42) über einen Schulterkanal (34) in Abhängigkeit der Stellung des Steuer­ schiebers (20) entweder mit dem Druckkanal (31) oder mit dem Rücklaufkanal (32) in Verbindung steht.

2. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerschieber (20) stirnseitige Arbeitshubflächen (22, 25) auf dem Bohr­ grund von Arbeitshubbohrungen (21, 24) angeordnet sind, wobei die Arbeitshubfläche (22) größer ist als die Rück­ hubfläche (25), daß in der Arbeitsfläche (22) ein Ver­ bindungskanal (29) mündet, und daß der Verbindungskanal (29) die Arbeitshubfläche (22) mit einer parallel zur Ringnut (27) angeordneten Ringnut (28) verbindet.

3. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (30) quer zur Bewegungsrichtung des Diffe­ rentialkolbens (10) angeordnete Kanäle (35, 36, 37) vorgesehen sind, die in die Gehäusekammer (40) münden, und daß die Gehäusekammer (40) von der Absatzfläche (44) bis zur Kopffläche (45) eine Länge besitzt, die fast doppelt so lang ist wie der Abstand der Schul­ terfläche (13) zur Ringfläche (16) des dem Werkzeug abgewandten Kolbenteils (11) des Differentialkolbens (10).

4. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußkanal (36) an den Kopfkanal (37) angeschlossen ist und daß der Kopfkanal (37) mit einer Kleinkammer (61) in Verbindung steht, die an einer Seite von der Ringfläche (23) des Steuerschiebers (20) begrenzt wird.

5. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenkanal (35) zwischen dem Fußkanal (36) und dem Kopfkanal (37) angeordnet ist.

6. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Werkzeug abgewandte Kolbenteil (11) von der Ringfläche (16) bis zur Schulterfläche (13) eine Länge besitzt, die kleiner ist als der Abstand des Ringes des Mittenkanales (35) zur Absatzfläche (44) der Ge­ häusekammer (40), und die größer ist als der Abstand sowohl des Ringes des Kopfkanales (37) sowie des Mit­ tenkanales (35) zur Kopffläche (45) als auch des Ringes des Mittenkanales (36) zur Absatzfläche (44).

7. Hydraulisch betriebene Schlagvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ringhubfläche (25) zur Ringnut (28) eine Länge aufweist, daß in Arbeitsstellung des Steuerschiebers (20) der Zentralkanal (33) über die Ringnut (28) und den Verbindungskanal (29) mit dem Mittenkanal (35) in Verbindung steht.