DE4019016A1 - Verfahren zur beeinflussung des betriebsverhaltens eines schlagwerks und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines Schlagwerks mit einem Schlagkolben, der durch Beaufschlagung mit einem fluiden Antriebsmittel unter Einwirkung einer Steuerung wechselweise einen Arbeitshub in Schlagrichtung und einen Rückhub ausführt. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung an einem Schlagwerk mit einem Zylinder und einem in diesem geführten Schlagkolben, der unter Einwirkung eines fluiden Antriebsmittels - welches über eine Steuerung wechselweise an eine Druckquelle sowie an einen drucklosen Rücklauf anschließbar ist - abwechselnd einen Arbeitshub in Schlagrichtung und einen Rückhub ausführt.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, das Betriebsverhalten von Schlagwerken durch gegenseitige Abstimmung der vom Schlagkolben übertragenen Einzelschlagenergie und seiner Schlagzahl an das zu bearbeitende Material anzupassen. Dies geschieht durch Veränderung des Schlagkolbenhubes und/oder des Druckes des inkompressiblen Antriebsmittels von Hand oder ferngesteuert (DE-Druckschrift 17 03 061 bzw. 26 58 455).

Weiterhin sind bereits Verfahren bzw. Regeleinrichtungen bekannt, welche die durch das Bearbeitungsmaterial bedingten Störfaktoren in Regelgrößen zur Anpassung des Betriebsverhaltens eines Schlagwerks bzw. eines Bohrhammers umsetzen.

Die DE-OS 25 18 370 beschreibt ein Verfahren zur Optimierung des Schlagbohrens, bei dem die anläßlich eines Schlages an der Bohrstange entstehende Spannungswelle gemessen und die Bohreinrichtung auf der Basis der gemessenen Spannungswelle geregelt wird. Diesem Lösungsvorschlag liegt dabei die Erkenntnis zu Grunde, daß die Spannungswelle schneller abklingt, wenn die die Bohreinrichtung in das Bearbeitungsmaterial schiebende Kraft zunimmt.

Aus der Druckschrift DE/EP 02 14 064 T1 ist es bekannt, bei jedem Aufschlagvorgang die Verweilzeit des Schlagkolbens in der Nähe seiner theoretischen Schlagposition zu messen und in Abhängigkeit von diesem Meßwert auf die Reguliereinrichtung für die Schlagparameter (Schlaggeschwindigkeit, Schlagfrequenz des Schlagkolbens) einzuwirken. Das Meßsignal wird dabei auf hydraulischem Wege aus der Verweilzeit des Schlagkolbens abgeleitet; diese ist jedoch nicht nur von den Eigenschaften des Bearbeitungsmaterials abhängig, so daß eine optimale Anpassung des Betriebsverhaltens des Schlagwerks die Berücksichtigung weiterer Einflußgrößen erforderlich macht. Auch beim Gegenstand EP-OS 02 56 955 werden die Schlagparameter (Hydraulikdruck, Schlagkolbenhub) hydraulisch in Abhängigkeit von den Druckschwankungen beeinflußt, die in den vom Schlagkolben mitgebildeten Kammern in Folge des Rückpralls des Schlagkolbens auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung von Kenngrößen anzugeben, die es gestatten, das Betriebsverhalten eines Schlagwerks selbsttätig an sich ändernde Arbeitsbedingungen anzupassen.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Ermittlung von Informationen, welche Rückschlüsse auf das Betriebsverhalten eines Schlagwerks zulassen und damit die Anpassung an geänderte Arbeitsbedingungen ermöglichen, auf Signale zurückzuführen, welche getrennt voneinander jeweils kurz vor und kurz nach dem Aufschlag des Schlagkolbens auf das zu bearbeitende Material ausgelöst werden: Durch die Bewegungen des Schlagkolbens während jedes Arbeitszyklus, d. h. während des Arbeits- und des Rückhubes, wird auf hydraulischem Wege jeweils im Laufe eines vorgegebenen Hubwegabschnitts ein Signal erzeugt, dessen Zeitdauer mit der Zeitspanne übereinstimmt, welche der Schlagkolben für das Durchlaufen des Arbeitshub- bzw. Rückhubwegabschnitts benötigt. Da die im Normalfall hinsichtlich ihrer Größe und Lage (beispielsweise bezüglich des Zylinders) übereinstimmenden Hubwegabschnitte bekannt sind, welche der Schlagkolben einerseits während des Arbeitshubes und andererseits während des Rückhubes in der jeweiligen Zeitdauer des Signals durchlaufen hat, gibt dieses angenähert die Größe der Aufschlaggeschwindigkeit und der Rückfluggeschwindigkeit des Schlagkolbens wieder; dies unter der Voraussetzung, daß sich die Geschwindigkeit des Schlagkolbens während des Arbeitshubes und während des Rückhubes in der Nähe des Aufschlagpunktes allenfalls in vernachlässigbarem Umfang ändert. Sofern also während des vorgegebenen Arbeitshub- bzw. Rückhubwegabschnitts in der Nähe des Aufschlagpunktes jeweils nur ein Signal erzeugt wird, ist dessen jeweilige Zeitdauer - der ein durch Beginn und Ende des Signals festgelegter Zeitabstand entspricht - umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit des Schlagkolbens in dem genannten Bereich.

Eine etwa festgestellte Änderung der Signal-Zeitdauer läßt auf geänderte Arbeitsbedingungen des Schlagwerks schließen, die eine Anpassung beispielsweise der Schlagzahl und der Aufschlagenergie erforderlich machen. Die Beeinflussung des Betriebsverhaltens erfolgt dabei in der Weise, daß die beiden Signale unmittelbar als Eingangsgrößen über einen Regler zur Beeinflussung der zugehörigen, an sich bekannten Steuerung eingesetzt werden: Durch das Arbeitshub- bzw. Rückhub-Signal wird die Stellung des Reglers bezüglich der Zuleitung für den Steuereingang der Steuerung derart beeinflußt, daß der Umsteuervorgang für die Einleitung des Arbeitshubes in Abhängigkeit von der Stellung des Reglers mit Zunahme der Rückfluggeschwindigkeit des Schlagkolbens in der Nähe des Aufschlagpunktes in Richtung auf einen längeren Rückhubweg verändert wird. Falls also die Rückfluggeschwindigkeit im Vergleich zu derjenigen des vorausgehenden Arbeitszyklus einen größeren Wert angenommen hat, ergibt sich daraus eine veränderte Stellung des Reglers mit der Folge, daß der den Arbeitshub auslösende Umsteuervorgang zu einem späteren Zeitpunkt bewirkt wird: Der Schlagkolben führt bis zum Erreichen des oberen Umkehrpunktes dementsprechend einen längeren Rückhubweg aus, wodurch bei im übrigen unveränderten Bedingungen die Schlagzahl absinkt und die Aufschlagenergie zunimmt.

Die Steuerung ist dabei in der Weise ausgebildet, daß sie im Falle der Druckbeaufschlagung ihres Steuereingangs durch geeignete Beaufschlagung des Schlagkolbens dessen Arbeitshub auslöst und bei drucklos gewordenem Steuereingang mit zeitlicher Verzögerung den Rückhub des Schlagkolbens auslöst. Letzteres geschieht nach dem Aufschlag.

Da die beiden Signale gemäß Anspruch 1 während des Arbeitshubes bzw. während des Rückhubes getrennt voneinander auf hydraulischem Weg erzeugt werden, ist das Verfahren zweckmäßig in der Weise ausgestaltet, daß jedes Signal durch eine Änderung des Druckniveaus hervorgerufen wird, die jeweils zu Beginn des Arbeitshub-bzw. Rückhubwegabschnitts ausgelöst wird (Anspruch 2). Die beiden Signale lassen sich dabei insbesondere dadurch erzeugen, daß über den Schlagkolben jeweils zeitweilig eine Verbindung zwischen zwei Signalkanälen hergestellt wird (Anspruch 3).

Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagkolben eine außenliegende, sich auch in Hubrichtung erstreckende Ausnehmung aufweist, über welche zwei Signalkanäle im Laufe des Arbeits- und Rückhubes jeweils zeitweilig miteinander verbindbar sind. Der erste Signalkanal ist in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens bezüglich des Zylinders an die Druckquelle oder an den drucklosen Rücklauf angeschlossen; mittels des zweiten Signalkanals ist das Druckniveau als Signal erfaßbar, welches jeweils durch die während des Vorbeilaufs der Ausnehmung zeitweilig hergestellte Kanalverbindung hervorgerufen ist.

Der zweite Signalkanal ist an einen Regler mit einem Reglerkolben angeschlossen, der durch Druckbeaufschlagung über diesen Signalkanal gegen eine Rückstellkraft derart verschiebbar ist, daß er den Steuereingang der Steuerung zeitweilig über zumindest einen von mehreren Kanälen, die in Bewegungsrichtung des Schlagkolbens aufeinanderfolgen, mit der von der Druckquelle beaufschlagten oder an den drucklosen Rücklauf angeschlossenen Zylinderbohrung verbindet, während der Schlagkolben den Rückhub bzw. den Arbeitshub ausführt und dadurch den Umsteuervorgang zunächst für die Einleitung des Arbeitshubes und später für die Einleitung des Rückhubes auslöst (Anspruch 4). Die zuvor angesprochenen aufeinanderfolgenden Kanäle sind dabei in der Weise angeordnet, daß ihre Einmündungen in die Zylinderbohrung und in den Regler in Bewegungsrichtung des Schlagkolbens (oder in Richtung der Längsachse des Schlagkolbens gesehen) hintereinander liegen. In Abhängigkeit von der Stellung des Reglers kann der Umsteuervorgang beispielsweise dadurch beeinflußt werden, daß die Druckbeaufschlagung des Steuereingangs während aufeinanderfolgender Arbeitszyklen durch unterschiedliche Kanäle bewirkt wird.

Die in Rede stehende Ausführungsform kann dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, daß einer der Signalkanäle ein Umschaltventil aufweist, das in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens umschaltbar ist und über welches in zumindest einer der beiden Endstellungen seines Ventilschiebers eine Verbindung mit der Druckquelle herstellbar ist (Anspruch 5).

Der Ventilschieber ist über eine Steuerleitung - die mit der Zylinderbohrung in Verbindung steht - in der Zeitspanne druckbeaufschlagt, die beginnt, nachdem der den Arbeitshub ausführende Schlagkolben die zunächst hergestellte Kanalverbindung zwischen den Signalkanälen unterbrochen hat, und die endet, nachdem der den Rückhub ausführende Schlagkolben die Kanalverbindung erneut unterbrochen hat (Anspruch 6).

Um zu verhindern, daß die die Stellung des Umschaltventils beeinflussende Steuerleitung zu einem nicht erwünschten Zeitpunkt drucklos wird, weist sie ein in Richtung auf die Zylinderbohrung sperrendes Rückschlagventil und eine Parallelleitung auf, die - in Richtung des Arbeitshubes gesehen - hinter der Steuerleitung und hinter dem Rückschlagventil in die Zylinderbohrung einmündet (Anspruch 7).

Das Umschaltventil ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß sein federbelasteter Ventilschieber bei Druckbeaufschlagung den ersten Signalkanal mit dem drucklosen Rücklauf verbindet (Anspruch 8).

Die Einrichtung kann dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, daß der erste Signalkanal über das Umschaltventil zumindest so lange an die Druckquelle bzw. an den drucklosen Rücklauf angeschlossen ist, solange die Ausnehmung des den Arbeitshub bzw. den Rückhub ausführenden Schlagkolbens die Signalkanäle miteinander verbindet (Anspruch 9).

Der Reglerkolben kann in der Weise ausgebildet sein, daß er auf der von dem zweiten Signalkanal abgewandten Seite, die eine kleinere Wirkfläche aufweist als die dem Signalkanal zugewandte Eingangsfläche und mit einer Rückstellfeder ausgestattet ist, unter Zwischenschaltung einer Drossel fortwährend an die Druckquelle angeschlossen ist (Anspruch 10). Diese Ausführung hat zur Folge, daß der Reglerkolben selbsttätig in Richtung auf die Einmündung des zweiten Signalkanals verschoben wird, falls seine größere Eingangsfläche und der zweite Signalkanal nicht mit dem von der Druckquelle ausgehenden Druck beaufschlagt sind.

Abweichend von der zuvor beschriebenen Ausführungsform (Anspruch 10) kann die Einrichtung jedoch auch derart ausgestaltet sein, daß der zweite Signalkanal beidseitig in einen Regler mit einem Reglerkolben übergeht und das Umschaltventil derart ausgebildet ist, daß sein federbelasteter Ventilschieber in der durch die Rückstellkraft und in der durch Druckbeaufschlagung hervorgerufenen Ausgangs- bzw. Druckstellung wechselweise eine Verbindung mit einer der beiden Seiten des Reglerkolbens herstellt. Dabei ist dieser mit einer Rückstellfeder versehen und derart verschiebbar, daß er den Steuereingang der Steuerung mit der von der Druckquelle beaufschlagten Zylinderbohrung verbindet, während der Schlagkolben den Rückhub ausführt (Anspruch 11).

Darüber hinaus kann der Regler beiderseits einen dem zweiten Signalkanal parallelgeschalteten, drucklosen Rücklaufkanal aufweisen, der mit einer Drossel ausgestattet ist (Anspruch 12).

Die Steuerung ist bei unter Druck stehendem Steuereingang zweckmäßig derart geschaltet, daß die in Richtung des Arbeitshubes wirksame, größere Schlagkolbenfläche mit dem Druck der Druckquelle beaufschlagt ist. Sobald also am Steuereingang der Arbeitsdruck anliegt, wird zeitversetzt um die jeweilige Umsteuerzeit das Antriebsmittel unter Einwirkung der Steuerung dem Schlagkolben in der Weise zugeführt, daß der Arbeitshub in Schlagrichtung beginnt.

Eine weitere Ausführungsform der Einrichtung ist durch eine Ausbildung des zweiten Signalkanals und des Umschaltventils gekennzeichnet, bei welcher in dessen Ausgangsstellung das im Laufe des Arbeitshubes und in seiner Druckstellung das im Laufe des Rückhubes erzeugte Signal erfaßt wird (Anspruch 13).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 aufgetragen in einem Weg-Zeit-Diagramm die Bewegung des Schlagkolbens bei der Bearbeitung harten Materials,

Fig. 2 a, b in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt des Weg-Zeit-Diagramms im Bereich des Kolben-Aufschlagpunktes bzw. ein Diagramm mit den zugehörigen, über der Zeit aufgetragenen Signalen,

Fig. 3a, c, e, g, i als Schemabild einen Schnitt durch ein Schlagwerk in verschiedenen Betriebszuständen,

Fig. 3b, d, f, g, k in größerem Maßstab als Einzelheit den Bereich des Reglers und der Steuerung gemäß Fig. 3a, c, e, g bzw. i,

Fig. 4a bis 4e in Form eines Schaltschemas die Ventilstellungen, die den in Fig. 3a, c, e, g, i bzw. Fig. 3b, d, f, g, k dargestellten Betriebszuständen entsprechen,

Fig. 5 ein Schemabild des Schlagwerks nebst Hydraulikaggregat,

Fig. 6 als Schemabild einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Schlagwerks,

Fig. 7 in Gestalt eines Schaltschemas die Ventilstellung, die dem in Fig. 6 dargestellten Betriebszustand entspricht,

Fig. 8 einen Ausschnitt des Weg-Zeit-Diagramms im Bereich des Kolben-Aufschlagpunktes,

Fig. 9 aufgetragen über der Zeitachse entsprechend Fig. 8 die zugehörigen Stellungen der Ventile gemäß Fig. 4a bis 4e,

Fig. 10 aufgetragen über der Zeitachse gemäß Fig. 8 die Zeitsignalfolge am Reglereingang der Ausführungsform gemäß Fig. 3a bis 3k,

Fig. 11 aufgetragen über der Zeitachse gemäß Fig. 8 die Zeitsignalfolge am Reglereingang der Ausführungsform gemäß Fig. 6,

Fig. 12a, b ein Schemabild bzw. in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit eines Schlagwerks, welches im Vergleich zu Fig. 3a bis i einen andersartigen Betriebszustand aufweist,

Fig. 12c das der Fig. 12a, b zugehörige Weg- Zeit-Diagramm des Schlagkolbens, falls das zu bearbeitende Material aus einer Stahlplatte besteht,

Fig. 13a, b ein weiteres Schemabild eines Schlagwerks bzw. einer in vergrößertem Maßstab dargestellten Einzelheit für den Fall, daß das zu bearbeitende Material weich ausgebildet ist, und

Fig. 13c das der Fig. 13a, b zugehörige Weg- Zeit-Diagramm der Bewegung des Schlagkolbens.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 ist die Bewegung des Schlagkolbens während des Arbeitshubes in Schlagrichtung, d. h. zwischen dem oberen Totpunkt s_O und dem Aufschlagpunkt s_A, sowie während des Rückhubes, d. h. zwischen dem Aufschlagpunkt und dem oberen Totpunkt, ersichtlich. Weiterhin ist erkennbar, daß die den Arbeitshub und den Rückhub beschreibenden Linienzüge in der Nähe des Aufschlagpunktes annähernd geradlinig verlaufen (vgl. dazu auch Fig. 2a).

Das Weg-Zeit-Diagramm gilt dabei für den Fall, daß das Schlagwerk bei der Bearbeitung harten Materials eingesetzt wird.

Nach der Lehre der Erfindung werden durch die Bewegung des Schlagkolbens kurz vor und kurz nach dessen Aufschlag bei s_A - nach Zurücklegen jeweils eines vorgegebenen Hubwegabschnitts (s₁-s₂) - getrennt voneinander jeweils zwei Signale AS (= Arbeitshub-Signal) bzw. RS (= Rückhub- Signal) ausgelöst, deren Zeitdauer Δt_AS = t₂-t₁ bzw.

Δt_RS = t₄-t₃ beträgt (vgl. dazu Fig. 2a, b und Fig. 5). Der Zeitabstand T zwischen einem Signal (beispielsweise dem Anfangszeitpunkt t_{1 · n} eines Signals AS) und dem entsprechenden Signal des nachfolgenden Arbeits- bzw. Rückhubes (beispielsweise dem Anfangszeitpunkt t_{1 · n+1} des nächstfolgenden Arbeitshub- Signals) legt die Periodendauer eines Arbeitszyklus fest. Die beiden Signale werden - ausgelöst durch die Bewegung des mit einer Ausnehmung ausgestatteten Schlagkolbens während des Arbeitshubes bzw. des Rückhubes - in einer noch zu beschreibenden Weise auf hydraulischem Wege erzeugt.

Der Aufbau und die Arbeitsweise des Erfindungsgegenstandes werden zunächst beispielhaft anhand der Fig. 3a bis k im Zusammenhang mit der Fig. 5 erläutert.

Ein Hydraulikaggregat 1 in Gestalt einer Hydraulikpumpe als Energiequelle erzeugt die Hydraulikleistung, die im Schlagwerk 2 in Schlagleistung umgewandelt wird und über einen Meißel 3 mit der Meißelspitze 3a in einer Folge von Einzelschlägen mit der Aufschlagenergie auf das zu bearbeitende Material 4 einwirkt. Abhängig von den Betriebsverhältnissen wird ein Teil der Aufschlagenergie als Reflexionsenergie vom Material 4 über den Meißel 3 auf das Schlagwerk 2 zurückübertragen.

Das Schlagwerk 2 weist einen Schlagkolben 5 mit einer Schlagfläche 5a auf, welche dem Meißel 3 zugewandt ist und während des Betriebes des Schlagwerks in der Aufschlagebene s_A-s_A auf den Meißel auftrifft. Der Schlagkolben selbst ist in einem an seiner Rückseite 6a verschlossenen Zylinder 6 in Längsrichtung hin- und herbeweglich geführt, d. h. während des Arbeitshubes in Schlagrichtung (Pfeil 7a beispielsweise in Fig. 3a) und während des Rückhubes in entgegengesetzter Richtung (Pfeil 7b beispielsweise in Fig. 3d).

Im Anschluß an seinen rückwärtigen Endabschnitt 5b - der in einen drucklos gehaltenen Raum 8 hineinragt - ist der Schlagkolben mit zwei Absätzen 5c und 5d ausgestattet, die in axialer Richtung mit dem Zylinder 6 zwei Ölräume 9 und 10 begrenzen. Der von dem Endabschnitt 5b mitbegrenzte Ölraum 9 liegt dabei - im Gegensatz zum Ölraum 10 - in der Nähe des Raums 8. Die beiden Ölräume stehen jeweils über eine ringförmige Aussparung 9a bzw. 10a und eine sich daran anschließende Leitung 11 bzw. 12 mit einer Steuerung 13 in Verbindung. Diese erzeugt in an sich bekannter Weise die periodische Bewegung des Schlagkolbens im Sinne der Pfeile 7a bzw. 7b dadurch, daß sie über eine Druckleitung 14 die Verbindung mit einer Druckölquelle (d. h. mit dem in Fig. 5 dargestellten Hydraulikaggregat 1) oder mit einer drucklosen Rücklaufleitung 15 herstellt. Die kleinere Wirkfläche 5e am Kolbenabsatz 5d wird dabei ständig über die Leitungen 14 und 12 mit dem vom Hydraulikaggregat 1 gelieferten Arbeitsdruck beaufschlagt; demgegenüber wird die von der Schlagfläche 5a abgewandte größere Wirkfläche 5f am Kolbenabsatz 5c unter Einwirkung der Steuerung 13 über die Leitung 11 - welche über die ringförmige Aussparung 9a in den Ölraum 9 einmündet - wechselweise mit der Druckleitung 14 und der Rücklaufleitung 15 eines drucklosen Rücklaufs verbunden.

Dem Kolbenabsatz 5d ist in Richtung auf die Schlagfläche 5a am Schlagkolben eine Ringnut 16 mit Abstand vorgelagert. Über diese sind zwei Signalkanäle 17, 18 in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens bezüglich des Zylinders 6 zeitweilig miteinander verbindbar. Die diesen aufnehmende Zylinderbohrung ist im Bereich zwischen den Ölräumen 9 und 10 über eine Rücklaufleitung 19 ebenfalls an den bereits erwähnten drucklosen Rücklauf angeschlossen.

Der erste Signalkanal 17 steht unter Zwischenschaltung eines Umschaltventils 20, welches einen federbelasteten Ventilschieber 20a aufweist, über eine Verbindungsleitung 21 mit der Aussparung 10a und über diese - abhängig von der Stellung des Schlagkolbens 5 - mit der Leitung 12 in Verbindung. Die Stellung des Ventilschiebers 20a ist ggf. über eine Steuerleitung 22 veränderbar, die unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 23 in der Nähe des Ölraums 9 in die Zylinderbohrung einmündet; das Rückschlagventil 23 ist dabei in der Weise ausgebildet, daß es die Steuerleitung 22 in Richtung auf die Zylinderbohrung sperrt. In Richtung des Arbeitshubes (Pfeil 7a) gesehen ist die Steuerleitung 22 mit einer Parallelleitung 22a ausgestattet, die hinter der Steuerleitung und hinter dem Rückschlagventil 23 in die Zylinderbohrung einmündet.

In der in Fig. 3a erkennbaren, drucklosen Ausgangsstellung nimmt der Ventilschieber 20a eine Lage ein, in welcher er über eine Ringnut 20b die Verbindungsleitung 21 mit dem ersten Signalkanal 17 verbindet. Im Falle der Druckbeaufschlagung über die Steuerleitung 22 wird der Ventilschieber 20a entgegen der an ihm angreifenden Rückstellkraft in Richtung des Arbeitshubes (d. h. in der Darstellung nach unten) in eine Stellung bewegt, in welcher er - nach Unterbrechen der Verbindung zwischen den Leitungen 21 und 17 - den ersten Signalkanal 17 über seine Ringnut 20b und über eine Rücklaufleitung 24 an den drucklosen Rücklauf anschließt. Das Umschaltventil 20 gestattet es also, abhängig vom Betriebszustand des Schlagwerks 2 den ersten Signalkanal 17 entweder mit dem Druck des Hydraulikaggregats 1 zu beaufschlagen oder durch Anschluß an die Rücklaufleitung 24 drucklos zu schalten. Das Rückschlagventil 23 dient dabei dazu, einen Druckabfall in der Steuerleitung 22 zu einem nicht erwünschten Zeitpunkt mit der sich daraus ergebenden Verstellung des Ventilschiebers 20a in die Ausgangsstellung zu verhindern.

Der zweite Signalkanal 18 (vgl. dazu auch Fig. 3b) ist auf seiner vom Schlagkolben 2 abgewandten Seite an einen Regler 25 mit einem in einer Zylinderkammer 25a verschiebbaren Reglerkolben 25b angeschlossen, der über einen Steuereingang 13a mit der Steuerung 13 in Verbindung steht. Die dem zweiten Signalkanal 18 zugewandte Wirkfläche 25c des Reglerkolbens 25b ist größer bemessen als die dieser gegenüberliegende zweite Wirkfläche 25d. Letztere wird unter Zwischenschaltung einer Drossel 26 über die Leitung 12 (während des Betriebes des Schlagwerks) ständig mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt; dies hat zur Folge, daß der Reglerkolben 25b bestrebt ist, eine Lage an der Einmündung 18a des Signalkanals 18 in die Zylinderkammer 25a einzunehmen, falls dieser - unter Zwischenschaltung der Ringnut 16 - nicht mit dem ersten Signalkanal 17 in Verbindung steht und über diesen druckbeaufschlagt ist.

Damit der Reglerkolben 25b jeweils eine definierte Lage einnimmt, stützt er sich mit seiner Wirkfläche 25d an einer Rückstellfeder 25f ab, die ebenfalls innerhalb der Zylinderkammer 25a liegt.

Im Bereich zwischen den beiden Wirkflächen 25c und 25d steht die Zylinderkammer 25a über drei Kanäle 27a bis 27c mit der Zylinderbohrung in Verbindung. Der Regler 25 ist dabei in der Weise ausgebildet und geschaltet, daß sein Reglerkolben 25b - in Abhängigkeit von seiner durch den Schlagkolben hervorgerufenen Lage innerhalb der Zylinderkammer 25a - den Steuereingang 13a der Steuerung zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt über zumindest einen der Kanäle 27a bis 27c mit der mit dem Arbeitsdruck beaufschlagten Zylinderbohrung verbindet und dadurch die Bewegung des den Rückhub ausführenden Schlagkolbens umkehrt. Sobald also der Steuereingang 13a während des Rückhubes des Schlagkolbens (vgl. dazu beispielsweise Fig. 3b und Fig. 3k) unter Druck steht, wird über die Steuerung 13 die Leitung 11 mit der Druckleitung 14 verbunden und dadurch die in Richtung des Arbeitshubes wirksame, größere Wirkfläche 5f am Kolbenabsatz 5c mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt. Dies hat zur Folge, daß der nächste Arbeitshub des Schlagkolbens ausgelöst wird. In dem in Fig. 3b dargestellten Betriebszustand des Schlagwerks nimmt der Reglerkolben 25b eine Lage ein, in der der Steuereingang 13a erst dann mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird, nachdem die Wirkfläche 5e am Kolbenabsatz 5d den mittleren Kanal 27b freigegeben hat; dieser ist dann über die Zylinderbohrung unterhalb des Kolbenabsatzes 5d und die Leitung 12 mit der an die Druckölquelle 1 angeschlossenen Druckleitung 14 verbunden (vgl. dazu Fig. 5).

Das ggf. im Bereich der Einmündung 18a in die Zylinderkammer 25a vorliegende Druckniveau stellt ein Signal dar; dieses ist durch die Kanalverbindung hervorgerufen, welche jeweils während des Vorbeilaufs der Ringnut 16 zeitweilig zwischen den Kanälen 17 und 18 hergestellt wird.

Die Zeitspanne, während der an der Einmündung 18a ein bestimmtes Druckniveau anliegt und der Reglerkolben 25b entgegen der Rückstellkraft bewegt wird, hängt dabei davon ab, wie lange (abhängig von der Kolbengeschwindigkeit in der Nähe des Aufschlagpunktes) die Verbindung zwischen den Kanälen 17 und 18 während des Arbeitshubes in Richtung des Pfeiles 7a bzw. während des Rückhubes in Richtung des Pfeiles 7b über die sich bewegende Ringnut 16 aufrechterhalten wird.

Der Verlauf der durch Änderung des Druckniveaus ausgelösten Signale ist im Zusammenhang mit den Fig. 8 und 9 der Fig. 10 entnehmbar. Diese läßt für den in Fig. 8 dargestellten Bewegungsablauf (vgl. dazu auch Fig. 1 und 2) erkennen, daß die dem Arbeitshub-Signal AS zugeordnete Zeitdauer (t₂-t₁) kleiner ist als diejenige (t₄-t₃) des Rückhub-Signals RS. Das unterschiedliche Druckniveau ist dabei dadurch bedingt, daß die miteinander in Verbindung stehenden Signalkanäle 17 und 18 während des Rückhubes zeitweilig (vgl. dazu Fig. 3c und 3d) unter Einwirkung des Umschaltventils 20 über die Rücklaufleitung 24 drucklos geschaltet sind.

Die im Schlagwerk ablaufenden Schaltvorgänge und die sich daraus ergebende Signalfolge lassen sich besser verdeutlichen, wenn man bestimmte Bestandteile des Schlagkolbens 5 und des Zylinders 6 als Ventile A, B und C auffaßt, die steuerungstechnisch miteinander verknüpft sind.

Das Ventil A wird dabei gebildet von den beiden Signalkanälen 17, 18 und von der Ringnut 16 des Schlagkolbens. Dieses Ventil nimmt die Sperrstellung (1) bzw. die Öffnungsstellung (2) ein, falls die Verbindung zwischen den Kanälen gesperrt bzw. hergestellt ist. Das Ventil B wird gebildet von dem Kolbenabsatz 5c nebst der großen Wirkfläche 5f und der gegenüberliegenden Ringfläche 5g sowie der Steuerleitung 22.

In der Stellung (1) ist die Steuerleitung 22 durch den Kolbenabsatz 5c abgesperrt. In der Stellung (2) gibt während des Arbeitshubes die große Wirkfläche 5f die dann mit dem Arbeitsdruck beaufschlagte Steuerleitung 22 frei. Die Stellung (3) des Ventils B ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ringläche 5g während des Rückhubes die Parallelleitung 22a freigibt; die Steuerleitung 22 ist dann über die von den Kolbenabsätzen 5c und 5d gebildete Ringnut 5h und über die Rücklaufleitung 19 mit dem drucklosen Rücklauf verbunden.

Das Ventil C - bestehend aus dem Umschaltventil 20 nebst Ventilschieber 20a - verbindet in der drucklosen Ausgangsstellung (1) den ersten Signalkanal 17 über die Ringnut 20b und die Verbindungsleitung 21 mit dem Hydraulikaggregat 1. Die Druckstellung (2) des Umschaltventils ist dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalkanal 17 über die Ringnut 20b und die Rücklaufleitung 24 drucklos geschaltet ist.

Die in den Fig. 4a bis 4e dargestellten Stellungen der Ventile A bis C geben die Betriebszustände des Schlagwerks entsprechend den Fig. 3a/b, 3c/d, 3e/f, 3g/h bzw. 3i/k wieder. Während des Arbeitshubes des Schlagkolbens in Richtung des Pfeiles 7a nimmt das Ventil C die drucklose Ausgangsstellung (1) ein, in welcher die Verbindungsleitung 21 mit dem ersten Signalkanal 17 in Verbindung steht; die Verbindung zwischen den beiden Signalkanälen 17 und 18 ist durch den Schlagkolben unterbrochen, d.h. das Ventil A nimmt die Sperrstellung (1) ein. Entsprechendes gilt im Hinblick auf das Ventil B. Bedingt durch die Sperrstellung (1) des Ventils A liegt an der Einmündung 18a des zweiten Signalkanals 18 ein von Null abweichender Druck p_R (Regeldruck) an (vgl. dazu Fig. 4a, Fig. 9 und Fig. 10).

Im Laufe der Fortsetzung des Arbeitshubes (Fig. 3c, d und Fig. 4b) gelangt die Ringnut 16 des Schlagkolbens (in der Darstellung von oben kommend) in den Bereich der Signalkanäle 17 und 18, d. h. das Ventil A nimmt bei unveränderter Stellung der Ventile B und C die Öffnungsstellung (2) ein und beaufschlagt über den zweiten Signalkanal 18 die größere Wirkfläche 25c des Reglerkolbens 25b. Dieser führt dementsprechend eine Bewegung entgegen der auf ihn einwirkenden Rückstellkraft (d. h. in Fig. 4b nach rechts) aus. Das nach dem Öffnen des Ventils A vorliegende, erhöhte Druckniveau stellt das Signal AS dar. Dieses bleibt während der Zeitdauer bestehen, während der die Ringnut 16 den Bereich der Signalkanäle 17 und 18 noch nicht verlassen hat (vgl. dazu Fig. 10).

Die Zeitdauer zwischen dem Anfangs- und Endzeitpunkt t₁ bzw. t₂ des Signals AS (Fig. 10) ist umgekehrt proportional zur Arbeitshub-Geschwindigkeit des Schlagkolbens kurz vor dessen Aufschlag und annähernd proportional zu seiner Aufschlaggeschwindigkeit.

Aus Fig. 3d ist ersichtlich, daß der druckbeaufschlagte Reglerkolben 25b innerhalb des Zylinderraums 25a eine Lage einnimmt, bei welcher der Steuereingang 13a über den oberen Kanal 27a im Bereich zwischen den Kolbenabsätzen 5c und 5d mit der Zylinderbohrung in Verbindung steht, die ihrerseits über die Rücklaufleitung 19 (vgl. Fig. 3c) drucklos gehalten ist. Die Steuerung 13 verbleibt also in dem Schaltzustand, welcher die Fortsetzung des Arbeitshubes in Richtung des Pfeiles 7a zur Folge hat.

Die Darstellung gemäß Fig. 3e, f (vgl. dazu Fig. 4c) zeigt den Schlagkolben nach Erreichen der Aufschlagebene s_A-s_A, in welcher seine Bewegungsenergie als Aufschlagenergie über den Meißel 3 auf das zu bearbeitende Material 4 gelenkt wird. In dieser Stellung ist die Verbindung zwischen den Signalkanälen 17 und 18 wieder unterbrochen, d. h. das Ventil A hat erneut seine Sperrstellung (1) eingenommen (vgl. dazu Fig. 4c). Die Wirkfläche 5f des Kolbenabsatzes 5c hat die Steuerleitung 22 freigegeben; der noch im Ölraum 9 anliegende Arbeitsdruck beaufschlagt den Ventilschieber 20a und verschiebt diesen entgegen der an ihm angreifenden Rückstellkraft kurzfristig in die dargestellte Druckstellung, in welcher der erste Signalkanal 17 über die Ringnut 20b mit der drucklosen Rücklaufleitung 24 in Verbindung steht: Die Ventile B und C nehmen also die Stellung (2) bzw. die Druckstellung (2) ein.

Nach Unterbrechung der Verbindung zwischen den Signalkanälen 17 und 18 ist der Reglerkolben 25b über den letztgenannten Kanal noch druckbeaufschlagt und nimmt die in Fig. 3f dargestellte Lage ein. Der Steuereingang 13a ist nach wie vor über den oberen Kanal 27a, die Zylinderbohrung zwischen den Kolbenabsätzen 5c und 5d sowie über die Rücklaufleitung 19 drucklos gehalten.

Fig. 9 im Zusammenhang mit Fig. 8 läßt erkennen, daß nach dem Überführen des Ventils A in die Sperrstellung (1) vor dem Erreichen des Aufschlagpunktes zunächst das Ventil B und anschließend in Abhängigkeit davon das Ventil C geschaltet wird. Das währenddessen in der Einmündung 18a vorliegende Druckniveau weist erneut einen Wert zwischen Null und dem Arbeitsdruck (Regeldruck p_R) auf, d. h. es liegt kein Signal an.

Falls der Meißel 3 auf weiches Material auftrifft und dementsprechend nicht zurückprallt, verbleibt der Schlagkolben 5 solange in der Aufschlagstellung, bis über die Steuerung 13 der Ölraum 9 mit der drucklosen Rücklaufleitung 15 verbunden worden ist. Dies hätte zur Folge, daß auch der Ventilschieber 20a nicht mehr druckbeaufschlagt wäre und vorzeitig in die (in der Darstellung obere) Ausgangsstellung zurückkehren würde. Um eine derartige Fehlschaltung zu unterdrücken, ist das Rückschlagventil 23 in der Weise ausgebildet, daß es die erwähnte, zu diesem Zeitpunkt nicht erwünschte Druckentlastung des Ventilschiebers 20a verhindert.

Durch die Bewegung des Schlagkolbens 5 in Richtung des Pfeiles 7b (Fig. 3g, h und 4d) wird über die Ringnut 16 erneut eine Verbindung zwischen den Signalkanälen 17 und 18 hergestellt, wobei die Einmündung 18a - abhängig von der Geschwindigkeit des Schlagkolbens in Richtung des Pfeiles 7b - über den noch die Druckstellung einnehmenden Ventilschieber 20a kürzer oder länger an die drucklose Rücklaufleitung 24 angeschlossen ist. Aufgrund des sich daraus ergebenden Druckniveaus (welches unterhalb des Regeldrucks p_R liegt) wird das in Fig. 10 dargestellte Signal RS ausgelöst. Der Darstellung gemäß Fig. 3d entsprechend nehmen die Ventile B und C zu diesem Zeitpunkt die Stellung (1) bzw. die Druckstellung (2) ein; Entsprechendes ergibt sich aus Fig. 9.

Fig. 3h läßt erkennen, daß der Kolbenabsatz 5d den oberen Kanal 27a noch nicht erreicht hat, der Steuereingang 13a in dem dargestellten Betriebszustand also noch immer über die Zylinderbohrung zwischen den Kolbenabsätzen 5c und 5d und die Rücklaufleitung 19 drucklos geschaltet ist: Die Steuerung 13 nimmt daher keinen Einfluß auf die Rückhubbewegung des Schlagkolbens.

Fig. 3i, k zeigt den Schlagkolben 5 während des Rückhubes in einer Stellung, in welcher die Parallelleitung 22a über die Ringnut 5h zwischen den Kolbenabsätzen 5c und 5d mit der drucklosen Rücklaufleitung 19 in Verbindung steht und der Ventilschieber 20a unter Einwirkung der angreifenden Rückstellkraft die Ausgangslage erreicht hat: Die Ventile C und B nehmen die in Fig. 4e dargestellte Ausgangsstellung (1) bzw. Stellung (3) ein. Da sich die Ringnut 16 außerhalb des Bereichs der Signalkanäle 17 und 18 befindet, nimmt das Ventil A die Stellung (1) ein: An der Einmündung 18a liegt dementsprechend das Druckniveau p_R an (vgl. dazu Fig. 9 und 10 im Zusammenhang mit Fig. 8).

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3k ist ersichtlich, daß die Kanäle 27a bis 27c durch den Kolbenabsatz 5d verschlossen sind und dementsprechend der Steuereingang 13a bis auf weiteres drucklos gehalten ist. Die Steuerung 13 unterbricht den Rückhub des Schlagkolbens 5 erst, nachdem - abhängig von der Lage des Reglerkolbens 25b innerhalb der Zylinderkammer 25a - nach weiterer Aufwärtsbewegung des Schlagkolbens eine Verbindung zwischen der Leitung 12, der Zylinderbohrung unterhalb des Kolbenabsatzes 5d, einem der Kanäle 27a bis c und dem Steuereingang 13a hergestellt worden ist. Erst dann führt die Steuerung 13 den Umschaltvorgang aus, durch den die Leitung 11 - und damit die größere Wirkfläche 5f des Schlagkolbens - mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt wird. Sobald während des Arbeitshubes (Fig. 3d) der Steuereingang 13a drucklos geschaltet wird, arbeitet die Steuerung in an sich bekannter Weise (vgl. dazu die bereits erwähnte DE-Druckschrift 26 58 455) derart, daß die Leitung 11 spätestens kurze Zeit nach dem Aufschlag erneut mit der drucklosen Rücklaufleitung 15 verbunden wird und dementsprechend der Schlagkolben den Rückhub ausführt.

Die in den Fig. 3d und 3f dargestellten Betriebszustände sind danach auch dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung 11 über die Steuerung 13 unter Arbeitsdruck gehalten ist.

Im Unterschied zur zuvor beschriebenen Ausführungsform ist beim Gegenstand der Fig. 6 und 7 der erste Signalkanal 17 über die ringförmige Aussparung 10a an den Ölraum 10 und damit an die Leitung 12 angeschlossen. Der zweite Signalkanal 18 geht unter Zwischenschaltung des Umschaltventils 20 - welches im übrigen ausgebildet und geschaltet ist wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 - in Reglerkanäle 28, 29 über, die ihrerseits auf unterschiedlichen Seiten in die Zylinderkammer 30a eines Reglers 30 einmünden. Die Zylinderkammer, in welcher ein Reglerkolben 30b mit gleich groß bemessenen Wirkflächen 30c, 30d verschiebbar gehalten ist, steht in der zuvor beschriebenen Weise einerseits über drei Kanäle 27a bis 27c mit der Zylinderbohrung und andererseits über einen Steuereingang 13a mit der Steuerung 13 in Verbindung. Parallel zu den beiden Reglerkanälen 28 und 29 ist die Zylinderkammer 30a beiderseits jeweils unter Zwischenschaltung einer Drossel 31, 32 über eine Rücklaufleitung 33 bzw. 34 mit einem drucklosen Rücklauf verbunden.

Der Reglerkolben 30b stützt sich in dem hier angesprochenen Ausführungsbeispiel mit seiner Wirkfläche 30d über eine Rückstellfeder 30f in der Zylinderkammer 30a ab.

Unter Einwirkung der an seinem Ventilschieber 20a angreifenden Rückstellkraft nimmt das Umschaltventil 20 bei drucklos gehaltener Steuerleitung 22 seine Ausgangsstellung ein, in welcher der zweite Signalkanal 18 mit dem Reglerkanal 28 in Verbindung steht und - abhängig von der Stellung des Schlagkolbens 5 - ggf. die Wirkfläche 30c des Reglerkolbens mit Druck beaufschlagt.

Falls am Ventilschieber 20a Druck anliegt, nimmt das Umschaltventil 20 die Druckstellung ein mit der Folge, daß zwischen dem zweiten Signalkanal 18 und dem Reglerkanal 29 eine Verbindung hergestellt ist. Der Reglerkolben 30b wird abhängig von der Stellung des Umschaltventils 20 wechselweise mit dem Druck beaufschlagt, der an der Einmündung 28a, 29a der Reglerkanäle 28, 29 anliegt.

Die Zeitspanne, während der das betreffende Druckniveau bzw. Signal vorhanden ist, hängt dabei davon ab, wie lange die sich an den Signalkanälen 17 und 18 vorbeibewegende Ringnut 16 diese während des Arbeitshubes in Richtung des Pfeiles 7a (wie in Fig. 6 dargestellt) bzw. während des Rückhubes in entgegengesetzter Richtung miteinander verbindet.

Im Laufe des Arbeitshubes erreicht der Schlagkolben 5 die gezeichnete Stellung, in welcher der zweite Signalkanal 19 über die Ringnut 16 den ersten Signalkanal 17, die Aussparung 10a, den Ölraum 10 und die Leitung 12 an den vom Hydraulikaggregat 1 (vgl. Fig. 5) erzeugten Arbeitsdruck angeschlossen ist. Da zu diesem Zeitpunkt das Umschaltventil 20 die (in der Darstellung obere) Ausgangsstellung einnimmt, wird über den zweiten Signalkanal 18 und den Reglerkanal 28 die Wirkfläche 30c des Reglerkolbens 30b mit Druck beaufschlagt und dieser in Richtung auf die Einmündung 29a verschoben. Das an der Einmündung 28a anliegende Druckniveau führt zur Erzeugung eines ersten Signals AS (dargestellt in Fig. 11). Der weitere Bewegungsablauf während des Arbeitshubes führt dazu, daß die Verbindung zwischen den Signalkanälen 17 und 18 unterbrochen und nach Öffnen der Steuerleitung 22 das Umschaltventil 20 die (in der Darstellung untenliegende) Druckstellung einnimmt, in welcher eine Verbindung zwischen dem zweiten Signalkanal 18 und dem Reglerkanal 29 hergestellt ist. Falls der Schlagkolben 5 während seines Rückhubes (vgl. dazu Fig. 3g bis k) den zweiten Signalkanal 18 über die Ringnut 16 und den ersten Signalkanal 17 erneut mit dem Hydraulikaggregat 1 verbindet, wird die andere Seite des Reglerkolbens 30b über den Reglerkanal 29 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt. Das an der Einmündung 29a anliegende Druckniveau bildet das in Fig. 11 dargestellte zweite Signal RS.

Das in Fig. 7 dargestellte Schaltbild zeigt die steuerungstechnische Verknüpfung der in diesem Zusammenhang interessierenden Schaltelemente, nämlich der Ventile A, B, C und des Reglers 30. Die Ventile werden dabei von denselben Bauelementen gebildet wie im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 3a bis k. Das Schaltschema läßt erkennen, daß das Umschaltventil C nunmehr dem Ventil A (gebildet von den Signalkanälen 17, 18 und dem Schlagkolben 5 nebst Ringnut 16) nachgeschaltet ist und dazu dient, die Information zur Erzeugung des betreffenden Signals zwei verschiedenen Reglereingängen zuzuleiten, nämlich entweder der Einmündung 28a des Reglerkanals 28 in die Zylinderkammer 30a oder der Einmündung 29a des Reglerkanals 29. In dem dargestellten Betriebszustand (vgl. dazu Fig. 6) nimmt das Ventil A (bedingt durch die Stellung der Ringnut 16 in Höhe der Signalkanäle 17, 18) die Öffnungsstellung (2) ein, während das in der drucklosen Ausgangsstellung befindliche Ventil C über den zweiten Signalkanal 18 den Reglerkanal 28 mit Druck beaufschlagt und das in Fig. 11 dargestellte Signal AS auslöst.

Der Ventilschieber des Ventils C ist dabei dadurch drucklos geschaltet, daß die Steuerleitung 22 durch den Kolbenabsatz 5c gegen den Druck im Ölraum 9 abgesperrt ist.

In welcher Weise sich das Betriebsverhalten des Schlagwerks an unterschiedliche Arbeitsbedingungen anpaßt, läßt sich anhand der Fig. 12a bis c und 13a bis c verdeutlichen; diese gelten für den Fall, daß das zu bearbeitende Material extrem hart (in Gestalt einer Stahlplatte; Fig. 12c) bzw. weich (Fig. 13c) ausgebildet ist.

Falls extrem hartes Material zu bearbeiten ist (Fig. 12a, b), ist die Rückhubgeschwindigkeit des Schlagkolbens in der Nähe des Aufschlagpunktes so hoch, daß der Reglerkolben 25b nur kurzzeitig über den Signalkanal 18, die Ringnut 16 und den Signalkanal 17 mit der drucklosen Rücklaufleitung 24 in Verbindung steht (vgl. dazu Fig. 3g). Der während des Arbeitshubes (Fig. 3d) druckbeaufschlagte Reglerkolben 25b kann sich daher nur geringfügig in Richtung auf die Einmündung 18a verschieben; er nimmt also beispielsweise die in Fig. 12a, b angedeutete Lage ein, in der er den unteren und mittleren Kanal 27c bzw. 27b gegen den Steuereingang 13a absperrt.

Als Folge davon wird während des Rückhubes der Steuereingang 13a erst dann mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt, wenn der Kolbenabsatz 5d den oberen Kanal 27a freigegeben hat, d. h. über die Zylinderbohrung eine Verbindung mit der Leitung 12 hergestellt ist. Das Auftreffen auf extrem hartes Material führt demnach dazu, daß die Steuerung 13 den nächsten Arbeitshub erst zum spätestmöglichen Zeitpunkt auslöst: Das Schlagwerk arbeitet bei niedriger Schlagzahl und großem Arbeitshub mit hoher Aufschlagenergie.

Bei der Bearbeitung weichen Materials ist die Geschwindigkeit des Schlagkolbens nach dem Aufschlag (Fig. 13c) zunächst sehr gering mit der Folge, daß die Zylinderkammer 25a über den Signalkanal 18, die Ringnut 16 und den Signalkanal 17 längere Zeit an die drucklose Rücklaufleitung 24 angeschlossen bleibt: Der Reglerkolben 25b kann sich daher der Einmündung 18a zumindest sehr weit annähern (Fig. 13a, b) und gibt bereits die Verbindung zwischen dem unteren Kanal 27c und dem Steuereingang 13a frei. Durch die Rückhubbewegung des Schlagkolbens (d. h. nach Vorbeilauf des Kolbenabsatzes 5d) wird dementsprechend der Steuereingang 13a zu einem früheren Zeitpunkt mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt und über die Steuerung 13 der Umsteuervorgang ausgelöst. Als Folge davon wirkt der Schlagkolben bei kleinem Arbeitshub mit größerer Schlagzahl und geringerer Aufschlagenergie (im Ausführungsbeispiel über den Meißel 3 mittelbar) auf das zu bearbeitende Material ein.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht also darin, daß in Abhängigkeit von der Arbeitshub- bzw. Rückhubgeschwindigkeit des Schlagkolbens über einen Regler auf hydraulischem Wege auf eine an sich bekannte Steuerung eingewirkt wird, wodurch sich die Schlagzahl, der Hubweg und damit die Aufschlagenergie selbsttätig den Arbeitsbedingungen, nämlich den Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials, anpassen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines Schlagwerks mit einem Schlagkolben, der durch Beaufschlagung mit einem fluiden Antriebsmittel unter Einwirkung einer Steuerung wechselweise einen Arbeitshub in Schlagrichtung und einen Rückhub ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Bewegung des Schlagkolbens jeweils kurz vor und kurz nach dem Aufschlag im Laufe eines vorgegebenen Hubwegabschnitts auf hydraulischem Wege jeweils ein Signal mit einer Zeitdauer erzeugt wird, welche der Schlagkolben für das Durchlaufen des Arbeitshub- bzw. des Rückhubwegabschnitts benötigt, und daß durch das Arbeitshub- bzw. Rückhub-signal die Stellung eines Reglers bezüglich der Zuleitung für den Steuereingang der Steuerung derart beeinflußt wird, daß der Umsteuervorgang für die Einleitung des Arbeitshubes in Abhängigkeit von der Stellung des Reglers mit Zunahme der Rückfluggeschwindigkeit des Schlagkolbens in der Nähe des Aufschlagpunktes in Richtung auf einen längeren Rückhubweg verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Meßsignal durch eine Änderung eines Druckniveaus hervorgerufen wird, die jeweils zu Beginn des Arbeitshub- bzw. Rückhubwegabschnitts ausgelöst wird.

3. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßsignale dadurch erzeugt werden, daß über den Schlagkolben jeweils zeitweilig eine Verbindung zwischen zwei Signalkanälen hergestellt wird.

4. Einrichtung zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines Schlagwerks mit einem Zylinder und einem in diesem geführten Schlagkolben, der unter Einwirkung eines fluiden Antriebsmittels - welches über eine Steuerung wechselweise an eine Druckquelle sowie an einen drucklosen Rücklauf anschließbar ist - abwechselnd einen Arbeitshub in Schlagrichtung und einen Rückhub ausführt, zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Schlagkolben (5) eine außenliegende, sich auch in Hubrichtung erstreckende Ausnehmung (16) aufweist, über welche zwei Signalkanäle (17, 18) im Laufe des Arbeits- und des Rückhubes jeweils zeitweilig miteinander verbindbar sind;
• - daß der erste Signalkanal (17) in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens (5) bezüglich des Zylinders (6) an die Druckquelle (1) oder an den drucklosen Rücklauf (Rücklaufleitung 24) angeschlossen ist und mittels des zweiten Signalkanals (18) das Druckniveau als Signal (AS, RS) erfaßbar ist, welches jeweils durch die während des Vorbeilaufs der Ausnehmung (16) zeitweilig hergestellte Kanalverbindung hervorgerufen ist, und
• - daß der zweite Signalkanal (18) an einen Regler (25) mit einem Reglerkolben (25b) angeschlossen ist, der durch Druckbeaufschlagung über diesen Signalkanal entgegen einer Rückstellkraft derart verschiebbar ist, daß er den Steuereingang (13a) der Steuerung (13) zeitweilig über zumindest einen von mehreren Kanälen (27a bis c), die in Bewegungsrichtung des Schlagkolbens (5) aufeinander folgen, mit der von der Druckquelle (1) beaufschlagten oder an den drucklosen Rücklauf (19) angeschlossenen Zylinderbohrung verbindet, während der Schlagkolben (5) den Rückhub bzw. den Arbeitshub ausführt, und dadurch den Umsteuervorgang zunächst für die Einleitung des Arbeitshubes und später für die Einleitung des Rückhubes auslöst.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Signalkanäle (17, 18) ein Umschaltventil (20) aufweist, das in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens (5) umschaltbar ist und über welches in zumindest einer der beiden Endstellungen seines Ventilschiebers (20a) eine Verbindung mit der Druckquelle (1) herstellbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (20a) über eine Steuerleitung (22), die mit der Zylinderbohrung in Verbindung steht, während der Zeitdauer druckbeaufschlagt ist, die beginnt, nachdem der den Arbeitshub (Pfeil 7a) ausführende Schlagkolben (5) die zunächst hergestellte Kanalverbindung unterbrochen hat, und die endet, nachdem der den Rückhub (Pfeil 7b) ausführende Schlagkolben die Kanalverbindung zwischen den Signalkanälen (17, 18) erneut unterbrochen hat.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (22) mit einem Rückschlagventil (23) ausgestattet ist, welches sie in Richtung auf die Zylinderbohrung sperrt, und eine Parallelleitung (22a) aufweist, die - in Richtung des Arbeitshubes (Pfeil 7a) gesehen - hinter der Steuerleitung (22) und hinter dem Rückschlagventil (23) in die Zylinderbohrung einmündet.

8. Einrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (20) derart ausgebildet ist, daß sein federbelasteter Ventilschieber (20a) bei Druckbeaufschlagung den ersten Signalkanal (17) mit dem drucklosen Rücklauf (Rücklaufleitung 24) verbindet.

9. Einrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalkanal (17) über das Umschaltventil (20) zumindest so lange an die Druckquelle (1) bzw. an den drucklosen Rücklauf (Rücklaufleitung 24) angeschlossen ist, solange die Ausnehmung (16) des den Arbeitshub (Pfeil 7a) bzw. den Rückhub (Pfeil 7b) ausführenden Schlagkolbens (5) die Signalkanäle (17, 18) miteinander verbindet.

10. Einrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reglerkolben (25b) auf der von dem zweiten Signalkanal (18) abgewandten Seite, die eine kleinere Wirkfläche (25d) aufweist als die dem Signalkanal zugewandte Eingangsfläche (25c) und mit einer Rückstellfeder (25f) ausgestattet ist, unter Zwischenschaltung einer Drossel (26) fortwährend an die Druckquelle (1) angeschlossen ist.

11. Einrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalkanal (18) beidseitig in einen Regler (30) mit einem Reglerkolben (30b) übergeht und das Umschaltventil (20) derart ausgebildet ist, daß sein federbelasteter Ventilschieber (20b) in der durch die Rückstellkraft und in der durch Druckbeaufschlagung hervorgerufenen Ausgangs- bzw. Druckstellung wechselweise eine Verbindung mit einer der beiden Seiten des Reglerkolbens herstellt, wobei dieser eine Rückstellfeder (30f) aufweist und derart verschiebbar ist, daß er den Steuereingang (13a) der Steuerung (13) über einen der Kanäle (27a bis c) mit der von der Druckquelle (1) beaufschlagten Zylinderbohrung verbindet, während der Schlagkolben (5) den Rückhub (Pfeil 7b) ausführt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (30) beiderseits einen dem zweiten Signalkanal (18, 28 bzw. 18, 29) parallelgeschalteten drucklosen Rücklaufkanal (33 bzw. 34) aufweist, der mit einer Drossel (31 bzw. 32) ausgestattet ist.

13. Einrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des zweiten Signalkanals (18) und des Umschaltventils (20), daß in seiner Ausgangsstellung das im Laufe des Arbeitshubes und in seiner Druckstellung das im Laufe des Rückhubes erzeugte Signal (AS bzw. RS) erfaßt wird.