DE4028595C2 - - Google Patents
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- B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
- B25D9/14—Control devices for the reciprocating piston
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Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betriebenes
Schlagwerk mit einem Schlagkolben, mit einer dessen
Bewegung wechselweise umschaltenden Steuerung und
mit einem vom Schlagkolben beaufschlagbaren,
unabhängig von diesem in dessen Längsrichtung
verschiebbar gehaltenen Werkzeug-Einsteckende.
Insbesondere beim Gesteins- und Ankerbohren werden
vor allem während der Andruckphase mit Rücksicht auf
normalerweise ungünstige Ansatzbedingungen
(beispielsweise schrägverlaufende und/oder
zerklüftete Oberflächen) für das Bohrwerkzeug
(Bohrkrone) hohe Schlagzahlen in Verbindung mit
einer niedrigen Einzelschlagenergie und geringer
Andruckkraft benötigt. Nach dem Zentrieren des
Bohrwerkzeugs ist es zur Erzielung eines optimalen
Bohrfortschritts erforderlich, das Schlagwerk bei
gleichzeitiger Erhöhung der Einzelschlagenergie und
der Andruckkraft auf eine geringe Schlagzahl
umzuschalten.
Ein entsprechender Regelvorgang sollte ablaufen,
falls weichere Schichten (beispielsweise Lehm) oder
Hohlräume durchbohrt werden.
Zur Anpassung an sich ändernde Arbeitsverhältnisse
ist bereits der Vorschlag unterbreitet worden, bei
einem druckmittelbetriebenen Schlagwerk die
Schlagfrequenz durch einen von außen zugeleiteten
Steuerdruck zu beeinflussen (DE-PS 26 58 455).
Dabei ist es denkbar, den Steuerdruck in
Abhängigkeit vom Betriebsdruck der die Andruckkraft
erzeugenden Andruckeinheit, in Abhängigkeit vom
Arbeitsdruck eines etwa vorhandenen Drehwerks oder
über eine von Hand einzustellende Druckzuführung zu
beeinflussen.
In der Zeitschrift "Berg- und Hüttenmännische
Monatshefte", 124 (1979), Heft 10, Seiten 475/476,
ist der Einsatz einer Schlagdrehbohrvorrichtung
beschrieben, deren Vorschubeinheit aus einem
schwingungsgedämpften Hydraulikzylinder besteht;
die Vorschubkraft kann danach jedoch auch mittels
einer Spindel oder Kette als Vorschubeinheit
erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
hydraulisch betriebenes Schlagwerk in der Weise
auszugestalten, daß die Schlagzahl in Abhängigkeit
von der Andruckkraft durch eine interne Regelung im
Schlagwerk selbst, d. h. auf kürzestem Weg,
anpaßbar ist und dementsprechend außerhalb des
Schlagwerks auftretende Störungen, durch lange
Leitungswege bedingte Verzögerungen bei der Impuls-
bzw. Signalübermittlung oder eine Fehlsteuerung
durch die Bedienungsperson ausgeschlossen werden.
Die Erfindung soll dabei so ausgestaltet sein, daß
sie - zur Durchführung der eingangs erwähnten
Bohrvorgänge - auch an einem Schlagwerk verkörpert
sein kann, dessen Werkzeug-Einsteckende unter
Einwirkung eines zusätzlich vorhandenen Drehwerks
in Drehung versetzt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Schlagwerk gelöst,
welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Der der Erfindung zugrundeliegende Lösungsgedanke
besteht darin, ein Andrucksteuerelement unter
Einwirkung einer in Schlagrichtung wirksamen
Anstellkraft zumindest zeitweilig an dem Werkzeug-
Einsteckende in Anlage zu halten und über dieses in
Abhängigkeit von der sich ändernden Größe der am
Einsteckende und am Andrucksteuerelement
angreifenden Andruckkraft die die
Schlagkolbenbewegung umschaltende Steuerung in der
Weise zu beeinflussen, daß der Schlagkolben-Rückhub
(entgegen der Schlagrichtung) zu einem früheren
oder späteren Zeitpunkt unterbrochen wird. Das
Andrucksteuerelement wirkt dabei derart auf die
Steuerung ein, daß die Umsteuerung von der Rückhub-
auf die Arbeitshubbewegung zu einem späteren
Zeitpunkt erfolgt, falls die von dem Einsteckende
auf das Andrucksteuerelement übertragene
Andruckkraft größer ist als die in Schlagrichtung
wirkende Rückstellkraft: Der Anstieg der
Andruckkraft über die Größe der Rückstellkraft
hinaus hat also zur Folge, daß durch die damit
verbundene Verschiebung des Andrucksteuerelements
entgegen der Schlagrichtung über die Steuerung der
Hub des Schlagkolbens vergrößert wird; damit
verbunden sind ein Absinken der Schlagzahl und eine
Erhöhung der Einzelschlagenergie.
Das Andrucksteuerelement ist in Abhängigkeit von
der Größe der Andruckkraft im Verhältnis zu
derjenigen der Rückstellkraft zwischen zwei
Arbeitsstellungen verschiebbar; diese haben eine
unterschiedliche Wirkung des die Steuerung
beeinflussenden Schaltelements zur Folge, welches
über eine Steuerleitung betätigbar ist. Die beiden
Arbeitsstellungen sind (zumindest zeitweilig) durch
die Lage des Einsteckendes bzw. durch die Lage
eines ortsfesten Anschlags festgelegt.
Vorzugsweise ist das Andrucksteuerelement der
Steuerleitung einerseits sowie der drucklos
gehaltenen Rücklaufleitung und der im
Betriebszustand mit dem Arbeitsdruck beaufschlagten
Druckleitung andererseits derart zugeordnet und
derart ausgebildet, daß die Steuerleitung an die
Rücklaufleitung angeschlossen ist, falls das
Andrucksteuerelement (entgegen der Wirkung der
Rückstellung) an dem Anschlag anliegt (Anspruch 2).
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Lösungsvorschlags
ist es jedoch auch möglich, die von der
Arbeitsstellung des Andruckelements ausgehende
Wirkung umzukehren: Bei einer derartigen
Ausführungsform ist also die Steuerleitung an die
Druckleitung angeschlossen, falls das
Andrucksteuerelement (aufgrund der die Andruckkraft
übersteigenden Rückstellkraft) lediglich (zumindest
zeitweilig) an dem Einsteckende in Anlage gehalten
ist.
Die an dem Andrucksteuerelement angreifende
Rückstellkraft kann auf beliebige Weise -
beispielsweise mittels eines mechanischen
Federelements - erzeugt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des
Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Andrucksteuerelement eine in
Arbeitshubrichtung wirksame Haltefläche aufweist,
die mit der Druckleitung in Verbindung steht
(Anspruch 3); die Rückstellung arbeitet in diesem
Fall also hydraulisch.
Die Erfindung kann in der Weise weitergehend
ausgestaltet sein, daß dem Schlagkolben im
Schlagwerkgehäuse ein in dessen Schlagkolbenbohrung
einmündender Umschaltkanal zugeordnet ist, unter
dessen Einwirkung abhängig von der Stellung des
Schlagkolbens während dessen Rückhub die Steuerung
in ihre Arbeitshubstellung umschaltbar ist. An den
Umschaltkanal ist mittels des Schaltelements
zumindest ein Zusatzkanal anschließbar (Anspruch
4).
Falls also die Andruckkraft größer ist als die
Rückstellkraft, ist der zumindest eine Zusatzkanal
unter Einwirkung des Schaltelements gegen den
Umschaltkanal abgesperrt mit der Folge, daß die
Steuerung erst zum nächstmöglichen Zeitpunkt in die
Arbeitshubstellung umschaltet und der Schlagkolben
dementsprechend den größtmöglichen Hub ausführt.
Zweckmäßigerweise ist der Bewegungsspielraum des
Andrucksteuerelements kleiner bemessen als
derjenige des Einsteckendes in Richtung der
Schlagkolbenachse (Anspruch 5).
Allgemein ist der Bewegungsspielraum des
Andrucksteuerelements in Arbeitshubrichtung des
Schlagkolbens durch ein Gegenlager begrenzt,
bezüglich dem das Einsteckende in Richtung seiner
Längserstreckung hin- und herbeweglich ist
(Anspruch 6).
Die Größe des Bewegungsspielraums ergibt sich dabei
aus der Funktion des Andrucksteuerelements, welches
in der Lage sein muß, die Steuerleitung für das
Schaltelement wechselweise an die Druckleitung oder
die Rücklaufleitung anzuschließen.
Falls der Erfindungsgegenstand lediglich einen
Zusatzkanal aufweist, kann das Schaltelement als
federbelastetes Absperrventil ausgebildet sein,
dessen Schließkörper bezüglich des Zusatzkanals in
eine Öffnungs- bzw. Sperrstellung bewegbar ist
(Anspruch 7).
Das Absperrventil muß derart ausgebildet und
geschaltet sein, daß sein Schließkörper die
Sperrstellung einnimmt, falls das
Andrucksteuerelement unter Einwirkung der
Andruckkraft an dem ortsfesten Anschlag anliegt.
Bei einer andersartigen Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes ist das Schaltelement als
federbelasteter Verstellkolben ausgebildet, über
den - abhängig von der Größe der
Druckbeaufschlagung - neben dem Umschaltkanal ggf.
zumindest ein Zusatzkanal an die Rücklaufleitung
anschließbar ist (Anspruch 8); der mit der
Verwendung eines Verstellkolbens erzielte Vorteil
besteht darin, daß sich - abhängig von der Größe
der auf den Verstellkolben einwirkenden Druckkraft
- mehrere Zusatzkanäle nacheinander zu- und
abschalten lassen.
Um unerwünschte Druckstöße im Bereich des
Andrucksteuerelements und des Schaltelements nach
Möglichkeit zu vermeiden, sind die Druckleitung und
die Steuerleitung mit Dämpfungsdrosseln
ausgestattet (Anspruch 8); diese befinden sich
vorzugsweise in der Nähe ihrer Einmündungen in den
Bereich des Andrucksteuerelements.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des
Erfindungsgegenstandes ist das Andrucksteuerelement
als Verstellhülse mit einer in Arbeitshubrichtung
ausgerichteten, über die Druckleitung
beaufschlagten Ringfläche und einer davon
getrennten Ringnut ausgebildet, welche an der
Einmündung der Steuerleitung und - abhängig von der
Lage der Verstellhülse bezüglich des Anschlags -
entweder an der Einmündung der Druckleitung oder
der Rücklaufleitung liegt (Anspruch 10). Mittels
der an der Ringfläche angreifenden Rückstellkraft
wird die Verstellhülse (abhängig von der weiteren
Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes) zumindest
zeitweilig an dem Einsteckende in Anlage gehalten.
Über die Ringnut läßt sich bei einer Verschiebung
der Verstellhülse ggf. wechselweise eine Verbindung
zwischen der Druckleitung bzw. der Rücklaufleitung
und der Steuerleitung herstellen, wodurch das
Schaltelement (bzw. Absperrventil bzw. der
Verstellkolben) in geeigneter Weise betätigt wird.
Vorzugsweise ist die Verstellhülse - den
Schlagkolben auf einem Teil seiner Längserstreckung
umschließend - in Längsrichtung beweglich in dem
Schlagwerkgehäuse geführt (Anspruch 11).
Die Verwendung einer innerhalb eines
Schlagwerkgehäuses beweglichen Verstellhülse, die
sich zeitweilig am Werkzeug-Einsteckende stützt und
den Schlagkolben auf einem Teil seiner
Längserstreckung umschließt, ist aus der
DE-OS 26 54 200 bekannt. Die sich hinsichtlich
ihrer Lage selbst aussteuernde Verstellhülse
dient jedoch ausschließlich dazu, die
im Werkzeug auftretenden
Schwingungen zu dämpfen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in
der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele
erläutert, die sich auf Schlagdrehbohrvorrichtungen
- bestehend aus Schlagwerk nebst Drehwerk -
beziehen.
Es zeigt
Fig. 1 stark schematisiert einen
Teilschnitt durch eine
Schlagdrehbohrvorrichtung für den
Fall, daß die auf das
Werkzeug-Einsteckende einwirkende
Andruckkraft größer ist als eine
von einer Verstellhülse ausgehende,
entgegengerichtete Rückstellkraft,
Fig. 2 einen Teilschnitt gemäß Fig. 1 für
den Fall, daß die von der
Verstellhülse ausgehende
Rückstellkraft größer ist als die
am Werkzeug-Einsteckende angreifende
Andruckkraft,
Fig. 3 in gegenüber Fig. 1 vergrößertem
Maßstab einen Teilschnitt im Bereich
des als Absperrventil ausgebildeten
Schaltelements und
Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine
Schlagdrehbohrvorrichtung mit einem
als Verstellkolben ausgebildeten
Schaltelement.
Es wird beispielhaft ein Schlagwerk in einer
Schlagdrehbohrvorrichtung dargestellt. Diese weist
als Hauptbestandteile ein Schlagwerk 1 mit einem
Schlagwerkgehäuse 2, einem in diesem hin- und
herbeweglichen Schlagkolben 3 und einer Steuerung 4
sowie ein Drehwerk 5 mit einem Drehwerkgehäuse 6
auf, das - zusammengesetzt aus den Bestandteilen 6a
und 6b - über den letztgenannten Bestandteil an das
Schlagwerkgehäuse 2 angeflanscht ist.
An dem Bestandteil 6b ist ein Hydraulikmotor 7
befestigt, mit dem ein im Drehwerkgehäuse 6
abgestütztes Antriebsritzel 8 in beiden
Drehrichtungen angetrieben werden kann. Das
Drehwerkgehäuse nimmt weiterhin - abgestützt an
zwei Achsiallagern 9 und 10 - ein als Zahnrad
ausgebildetes Gegenlager 11 auf, in dessen
Verzahnung 11a das Antriebsritzel 8 eingreift.
Mit dem Gegenlager 11 ist über eine
Drehmomentverbindung in Form eines
Keilwellenprofils 12a ein Werkzeug-Einsteckende 12
für ein nicht dargestelltes Bohrwerkzeug in axialer
Richtung beweglich verbunden; die
Bewegungsmöglichkeit des Einsteckendes bezüglich
des Drehwerkgehäuses 6 und des Gegenlagers 11 ist
durch einen Absatz 12b begrenzt. Das unter
Einwirkung des Hydraulikmotors 7, des
Antriebsritzels 8 und des Gegenlagers 11 in Drehung
versetzte Einsteckende 12 überträgt die vom
Schlagkolben 3 erzeugte Einzelschlagenergie auf das
nicht dargestellte Bohrwerkzeug; die
Schlagkolbenspitze 3a und die mit dieser
zusammenwirkende Aufschlagfläche 12c sind dabei
einer erheblichen Beanspruchung ausgesetzt.
Innerhalb des Schlagwerkgehäuses 2 sind voneinander
durch den Schlagkolben getrennt drei Räume
vorhanden, nämlich (in ihrer Aufeinanderfolge von
der Schlagkolbenspitze 3a aus betrachtet) ein
Druckraum 13, ein Umsteuerraum 14 und ein Raum 15,
in den das rückwärtige Schlagkolbenende 3b mehr
oder weniger hineinragt. Der letztgenannte Raum ist
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drucklos
gehalten; er kann ggf. jedoch auch mit Druckgas
gefüllt sein.
Zur Abdichtung gegen die Umgebung ist das
Schlagwerkgehäuse 2 im Bereich zwischen den Räumen
14 und 15 mit zwei Dichtelementen 16 ausgestattet.
Der Bewegungsspielraum des Schlagkolbens 3
bezüglich des Schlagwerkgehäuses ist durch einen in
dem Druckraum 13 liegenden Ringvorsprung 3c
begrenzt, welcher auf der dem Schlagkolbenende 3b
zugewandten Seite in einen schmaleren
Zylinderabschnitt 3d übergeht. Auf der der
Schlagkolbenspitze 3a zugewandten Seite weist der
Ringvorsprung 3c einen Kegelstumpfabschnitt 3e auf,
welcher die Bildung eines die Schlagkolbenbewegung
abbremsenden Druckpolsters ermöglicht. Der
Zylinderabschnitt 3d ist hinsichtlich seines
Durchmessers derart ausgelegt, daß er ggf. den
Bohrungsabschnitt 17 gegen den Druckraum 13
absperrt, der sich an ersteren in Richtung auf das
Kolbenende 3b anschließt.
Der Schlagkolben 3 wird unter Einwirkung der an
sich bekannten Steuerung 4 derart
druckbeaufschlagt, daß er wechselweise einen
Arbeitshub in Schlagrichtung (Pfeil 18) oder einen
Rückhub in dazu entgegengesetzter Richtung (Pfeil
19) ausführt.
Die Steuerung besteht im wesentlichen aus einem
Steuerschieber 20 mit einer Durchgangsbohrung 20a,
der in einer Zylinderkammer 21 in Längsrichtung
hin- und herverschiebbar gehalten ist und über
diese mit einer Druckleitung 22 sowie über deren
Verlängerung 22a (im Anschluß an die Steuerung 4)
mit dem Druckraum 13 in Verbindung steht; die
Druckleitung 22 wird über eine nicht dargestellte
Druckölquelle während des Betriebes mit dem für das
Schlagwerk 1 vorgesehenen Arbeitsdruck pS
beaufschlagt.
Abhängig von der Stellung des Steuerschiebers 20
innerhalb der Zylinderkammer 21 ist der
Umsteuerraum 14 über einen Umsteuerkanal 23, die
Zylinderkammer 21 und einen Verbindungskanal 24 an
eine drucklos gehaltene Rücklaufleitung 25 bzw.
über die Bestandteile 23 und 21 an die Druckleitung
22 anschließbar.
Die Druckbeaufschlagung des Schlagkolbens 3 ist
derart beschaffen, daß dessen kleinere, die
Rückhubbewegung bewirkende Rückhubfläche 3f im
Betriebszustand über die Druckleitung 22, 22a
ständig mit Arbeitsdruck beaufschlagt ist. Im
Gegensatz dazu wird die den Arbeitshub auslösende,
größere Arbeitshubfläche 3g des Schlagkolbens über
den Umsteuerraum 14 nur zeitweilig mit Arbeitsdruck
beaufschlagt, falls der Steuerschieber 20 sich
(durch Ausführen einer Bewegung nach links) in die
andere, nicht dargestellte Arbeitshubstellung
verschiebt. Diese Bewegung des Steuerschiebers hat
zur Folge, daß durch den Abschnitt 20b die
Verbindung zwischen den Kanälen 23 und 24
unterbrochen sowie gleichzeitig der Umsteuerkanal
23 an die Druckleitung 22 angeschlossen wird.
Der Steuerschieber 20 ist hinsichtlich der Größe
seiner beiden Stirnflächen 20c, 20d und der
weiteren zwei Ringflächen derart bemessen, daß er
die in Fig. 1 dargestellte Rückhubstellung
einnimmt, solange über einen Umschaltkanal 26 die
der Stirnfläche 20c benachbarte Ringfläche 20e (wie
in der Zeichnung dargestellt) druckbeaufschlagt
ist; der Umschaltkanal 26 - der gemäß der
Darstellung über den Bohrungsabschnitt 17 mit dem
Druckraum 13 in Verbindung steht - geht außerdem in
einen Umschaltkanal 27 über, welcher auf der dem
Schlagkolben 3 zugewandten Seite eine Ringnut 27a
aufweist.
Der Bereich des Schlagkolbens 3 an dem
Zylinderabschnitt 3d ist mit einer durchgehenden
Ringnut 3h ausgebildet, über welche während des
Rückhubes die Steuerung 4 in die Arbeitshubstellung
umgeschaltet wird. Zu diesem Zweck ist im Bereich
zwischen dem Bohrungsabschnitt 17 und dem
Umschaltkanal 26 ein gegen den Schlagkolben 3
geöffneter Rücklaufkanal 27 vorhanden, der in die
Rücklaufleitung 25 einmündet. Sobald - abhängig von
der Stellung des Schlagkolbens - die Ringnut 3h die
Ringnuten 26a und 27a miteinander verbindet und
dadurch an die Rücklaufleitung 25 anschließt, führt
dies zu einem Druckabfall auch im Umschaltkanal 26
(dessen Verbindung zum Druckraum 13 unter
Einwirkung des Zylinderabschnitts 3d dann
unterbrochen ist), über welchen die Ringfläche 20e
des Steuerschiebers 20 bis dahin mit Arbeitsdruck
beaufschlagt worden ist. Unter Einwirkung der nach
Druckentlastung der Ringfläche 20e größeren
Druckkraft an der Stirnfläche 20d verschiebt sich
der Steuerschieber 20 nach links mit der bereits
erwähnten Folge, daß durch Beaufschlagen des
Umsteuerraums 14 mit dem Arbeitsdruck der
Arbeitshub des Schlagkolbens 3 in Richtung des
Pfeiles 18 ausgelöst wird.
Um die Arbeitsweise der Schlagdrehbohrvorrichtung
selbsttätig an wechselnde Arbeitsbedingungen
anpassen zu können, ist zwischen dem Rücklaufkanal
27 und dem Umschaltkanal 26 ein Zusatzkanal 29
vorhanden, dessen Ringnut 29a dem Schlagkolben 3
gegenüberliegt (vgl. dazu auch Fig. 3). Der
Zusatzkanal steht unter Zwischenschaltung eines
Schaltelements in Gestalt eines federbelasteten
Absperrventils 30 mit dem Umschaltkanal 26 in
Verbindung; die Wirkungsweise des Absperrventils
wird nachfolgend noch im einzelnen erläutert
werden.
Die Schlagdrehbohrvorrichtung ist weiterhin mit
einem Andrucksteuerelement in Gestalt einer
Verstellhülse 31 ausgestattet; diese stützt sich in
Längsrichtung beweglich einerseits an dem
Schlagkolben 3 und andererseits zeitweilig an der
Aufschlagfläche 12c des Einsteckendes 12 ab. Zur
Abdichtung der Verstellhülse gegen den Schlagkolben
3 und das Schlagwerkgehäuse 2 sind in der
Verstellhülse bzw. im Schlagwerkgehäuse gehaltene
Dichtelemente 32 bzw. 33 vorgesehen.
Der Bewegungsspielraum der Verstellhülse ist durch
den Abstand zwischen dem Gegenlager 11 und einer
ortsfesten Anschlagfläche 34 im Schlagwerkgehäuse 2
festgelegt und (in Längsrichtung der Verstellhülse 31)
mit b bezeichnet.
Die Verstellhülse 31 weist eine in
Arbeitshubrichtung (Pfeil 18) ausgerichtete
Ringfläche 31a und eine davon getrennte Ringnut 31b
auf. Letztere ist derart ausgebildet und
angeordnet, daß sie eine an das Absperrventil 30
angeschlossene Steuerleitung 35 - abhängig von der
Lage der Verstellhülse - wechselweise entweder mit
der Verlängerung 22a der Druckleitung 22 oder mit
der Rücklaufleitung 25 verbindet.
Über die Verlängerung 22a wird außerdem die
Ringfläche 31a im Betriebszustand ständig mit
Arbeitsdruck beaufschlagt; auf diese Weise wird
also eine in Arbeitshubrichtung (Pfeil 18) wirksame
Haltekraft erzeugt, unter deren Einwirkung die
Verstellhülse 31 (abhängig von der jeweiligen
Stellung des Einsteckendes 12) am Einsteckende oder
am Gegenlager 11 in Anlage gehalten wird. Falls
also die vom Einsteckende 12 übertragene
Andruckkraft A größer ist als die ihr
entgegengerichtete, mittels des Arbeitsdrucks
erzeugte Rückstellkraft R, wird die Verstellhülse
31 unter Einwirkung des Einsteckendes 12 gegen die
Anschlagfläche 34 gedrückt mit der Folge, daß die
Steuerleitung 35 über die Ringnut 31b und die
Rücklaufleitung 25 drucklos gehalten ist.
Übersteigt die Größe der Rückstellkraft R diejenige
der Andruckkraft A (Fig. 2), liegt die
Verstellhülse 31 im Mittel am Gegenlager 11 an;
infolgedessen wird die Steuerleitung 35 über die
Ringnut 31b und die Verlängerung 22a mit dem
Arbeitsdruck pS beaufschlagt; gleichzeitig ist die
Verbindung zwischen der Ringnut und der
Rücklaufleitung 25 unterbrochen.
Um zu verhindern, daß sich zwischen der
Verstellhülse 31 und der Anschlagfläche 34 ein
nicht erwünschtes Druckpolster aufbaut, ist auf der
der Anschlagfläche 34 zugewandten Seite zumindest
eine Entlastungsnut 31c vorhanden; die Umgebung der
Anschlagfläche 34 ist außerdem über einen
Rücklaufkanal 36 druckentlastet, der in die
Rücklaufleitung 25 einmündet.
Der Bewegungsspielraum b der Verstellhülse 31
parallel zur Längsrichtung des Schlagkolbens 3 und
des Einsteckendes 12 ist erheblich kleiner bemessen
als der Bewegungsspielraum des Einsteckendes
innerhalb des Drehwerkgehäuses 6.
Das Absperrventil 30 (vgl. dazu insbesondere Fig.
3) weist einen Verstellkolben 30a auf, der sich
innerhalb einer Zylinderbohrung 37 an einer
vorgespannten Rückstellfeder 38 abstützt und auf
der dem Schlagkolben 3 zugewandten Seite in einen
zapfenartigen Schließkörper 30b übergeht. Die
Zylinderbohrung 37 wird über einen Leckagekanal 39
druckentlastet; dieser kann beispielsweise mit der
in Fig. 1 dargestellten Rücklaufleitung 25 in
Verbindung stehen.
In der in Fig. 3 dargestellten Ruhelage stützt sich
der Ventilkolben 30a unter Einwirkung der
vorgespannten Rückstellfeder 38 an einer
Anschlagfläche 35b ab.
Solange die von der Steuerleitung 35 ausgehende
Druckbeaufschlagung des Ventilkolbens 30a über die
Ringnut 35a kleiner ist als die von der
Rückstellfeder 38 ausgehende Vorspannkraft, greift
der Schließkörper 30b in den Zusatzkanal 29 ein und
sperrt diesen gegen den Rücklaufkanal 27 ab: Der
Zusatzkanal 29 ist somit im Hinblick auf die
Beeinflussung der Steuerung 4 (vgl. dazu
beispielsweise Fig. 1) wirkungslos.
Der erwähnten Ruhelage des Absperrventils 30
entspricht der in Fig. 1 dargestellte
Betriebszustand, in dem die Verstellhülse 31 im
Mittel an der Anschlagfläche 34 anliegt und die
Steuerleitung 35 mit der Rücklaufleitung 25
verbindet.
Falls die Andruckkraft A kleinere Werte annimmt als
die an der Verstellhülse 31 angreifende
Rückstellkraft (Fig. 2), wird die Steuerleitung 35
über die Verlängerung 22a der Druckleitung mit dem
Arbeitsdruck beaufschlagt, der Ventilkolben 30a
nebst Schließkörper 30b entgegen der Wirkung der
Rückstellfeder 38 verschoben und dadurch eine
Verbindung zwischen den Kanälen 29 und 27
hergestellt. Falls nunmehr die Ringnut 3h (Fig. 1)
im Laufe der Rückhubbewegung des Schlagkolbens den
Bereich der Ringnut 29a des Zusatzkanals 29
erreicht, wird bereits zu dem sich daraus
ergebenden früheren Zeitpunkt eine Verbindung
zwischen dem Umschaltkanal 26, dem Zusatzkanal 29
und dem drucklos gehaltenen Rücklaufkanal 27
hergestellt: Da die Steuerung 4 dementsprechend zu
einem früheren Zeitpunkt in die Arbeitshubstellung
umgeschaltet wird, führt der Schlagkolben 3 bei
erhöhter Schlagzahl und herabgesetzter
Einzelschlagenergie einen kleineren Hub aus: Die
erfindungsgemäß ausgestaltete
Schlagdrehbohrvorrichtung paßt sich unter
Einwirkung der Verstellhülse 31 und des
Absperrventils 30 selbsttätig der durch die
Arbeitsbedingungen hervorgerufenen Änderung der
Andruckkraft an, und zwar unabhängig von der
Überwachung und Handhabung durch eine
Bedienungsperson.
Bei der in Rede stehenden Ausführungsform (Fig. 1
bis 3) ist der Bereich des Schlagwerkgehäuses 2
zwischen den Dichtelementen 16 mittels des
Rücklaufkanals 27 druckentlastet, der in die
Rücklaufleitung 25 einmündet.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist das
Schaltelement zur Beeinflussung der Steuerung 4 als
Verstellkolben 41 ausgebildet, der entgegen der
Wirkung einer Rückstellfeder 42 innerhalb eines
Zylinderraums 43 verschiebbar ist. Die Ruhelage des
Verstellkolbens 41 ist wiederum durch die bereits
erwähnte Anschlagfläche 35b festgelegt.
Über eine Ringausnehmung 41a nebst Bohrung 41b und
eine Verlängerung 40a des Leckagekanals 40 ist der
Rücklaufkanal 27 an die Rücklaufleitung 25
angeschlossen. Ihm sind in Richtung auf die
Schlagkolbenspitze 3a zwei Zusatzkanäle 44, 45
zugeordnet, die - abhängig von der
Druckbeaufschlagung des Verstellkolbens und der
sich daraus ergebenden Arbeitslage - ggf. der
Ringausnehmung 41a gegenüberliegen und damit im
Hinblick auf die Beeinflussung der Steuerung 4
wirksam werden.
In dem dargestellten Betriebszustand liegt die
Verstellhülse 31 an der Anschlagfläche 34 an, so
daß die Steuerleitung 35 über die Ringnut 31b und
die Rücklaufleitung 25 druckentlastet ist.
Falls sich die Verstellhülse entgegen der Wirkung
der Andruckkraft A nach links verschiebt, führt der
Verstellkolben 41 entgegen der Wirkung der
Rückstellfeder 42 eine entsprechend gerichtete
Bewegung aus, in deren Verlauf - abhängig von der
Druckbeaufschlagung über die Steuerleitung 35 -
entweder nur der Zusatzkanal 44 oder auch der
Zusatzkanal 45 von der Ringausnehmung 41a erfaßt
wird. Die Steuerung 4 wird dementsprechend in die
Arbeitshubstellung umgeschaltet, falls die Ringnut
3h den Zusatzkanal 45 oder den Zusatzkanal 44 mit
dem Umschaltkanal 26 verbindet.
Die in Rede stehende Ausführungsform gestattet es
also, die Arbeitsweise der
Schlagdrehbohrvorrichtung in mehr als zwei Stufen
an die sich ändernde Größe der vom Einsteckende 12
übertragenen Andruckkraft A anzupassen.
Die Leitungen 22a und 35 sind in der Nähe ihrer
Einmündungen im Bereich der Verstellhülse 31 mit
Dämpfungsdrosseln 46, 47 ausgestattet.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht
insbesondere darin, daß sich die Schlagzahl und
Einzelschlagenergie in Abhängigkeit von der Größe
der auf ein Meßglied (Verstellhülse) einwirkenden
Andruckkraft selbsttätig einstellt. Die zugehörigen
Bestandteile sind dabei - unter Einsparung
besonderer Versorgungs- und Steuerleitungen -
Bestandteil der Schlagdrehbohrvorrichtung selbst.
Auf eine Überwachung der Arbeitsweise der
Schlagdrehbohrvorrichtung durch eine
Bedienungsperson kann daher insoweit verzichtet
werden.
Claims (11)
1. Hydraulisch betriebenes Schlagwerk mit einem
Schlagkolben, mit einer dessen Bewegung
wechselweise umschaltenden Steuerung und mit einem
vom Schlagkolben beaufschlagbaren, unabhängig von
diesem in dessen Längsrichtung verschiebbar
gehaltenen Werkzeug-Einsteckende, dadurch
gekennzeichnet,
daß an dem Einsteckende (12) unter Einwirkung einer in Schlagrichtung (Pfeil 18) wirksamen Rückstellung (31a, 22) ein Andrucksteuerelement (31) zumindest zeitweilig in Anlage gehalten ist,
daß über das Andrucksteuerelement (31) - abhängig davon, ob dieses lediglich am Einsteckende (12) oder bei die Rückstellkraft (R) übersteigender Andruckkraft (A) auch an einem diesem bezüglich des Andrucksteuerelements (31) gegenüberliegenden Anschlag (34) anliegt - eine Steuerleitung (35) entweder an eine Druckleitung (22) oder an eine druckentlastete Rücklaufleitung (25) anschließbar ist und
daß über die Steuerleitung (35) ein Schaltelement (30 bzw. 41) derart betätigbar ist, daß die Steuerung (4) während des Schlagkolben-Rückhubes (Pfeil 19) zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt die Umsteuerbewegung in die Arbeitshubstellung ausführt und dadurch den Schlagkolben-Arbeitshub in Schlagrichtung (Pfeil 18) auslöst.
daß an dem Einsteckende (12) unter Einwirkung einer in Schlagrichtung (Pfeil 18) wirksamen Rückstellung (31a, 22) ein Andrucksteuerelement (31) zumindest zeitweilig in Anlage gehalten ist,
daß über das Andrucksteuerelement (31) - abhängig davon, ob dieses lediglich am Einsteckende (12) oder bei die Rückstellkraft (R) übersteigender Andruckkraft (A) auch an einem diesem bezüglich des Andrucksteuerelements (31) gegenüberliegenden Anschlag (34) anliegt - eine Steuerleitung (35) entweder an eine Druckleitung (22) oder an eine druckentlastete Rücklaufleitung (25) anschließbar ist und
daß über die Steuerleitung (35) ein Schaltelement (30 bzw. 41) derart betätigbar ist, daß die Steuerung (4) während des Schlagkolben-Rückhubes (Pfeil 19) zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt die Umsteuerbewegung in die Arbeitshubstellung ausführt und dadurch den Schlagkolben-Arbeitshub in Schlagrichtung (Pfeil 18) auslöst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerleitung (35) an die
Rücklaufleitung (25) angeschlossen ist, falls das
Andrucksteuerelement (31) an dem Anschlag (34)
anliegt.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Andrucksteuerelement (31) eine in
Arbeitshubrichtung (Pfeil 18) wirksame Haltefläche
(31a) aufweist, die mit der Druckleitung (22) in
Verbindung steht.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Schlagkolben (3) im Schlagwerkgehäuse (2) ein in
dessen Schlagkolbenbohrung einmündender
Umschaltkanal (27) zugeordnet ist, unter dessen
Einwirkung abhängig von der Stellung des
Schlagkolbens während dessen Rückhub die Steuerung
(4) in ihre Arbeitshubstellung umschaltbar ist, und
daß mittels des Schaltelements (30 bzw. 41)
zumindest ein Zusatzkanal (29 bzw. 44, 45) an den
Umschaltkanal (27) anschließbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bewegungsspielraum (b) des Andruckelements (31)
kleiner bemessen ist als derjenige des
Einsteckendes (12) in Richtung der
Schlagkolbenachse (3i) .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bewegungsspielraum (b) des Andruckelements (31) in
Arbeitshubrichtung (Pfeil 18) des Schlagkolbens (3)
durch ein Gegenlager (11) begrenzt ist, bezüglich
dem das Einsteckende (12) in Richtung seiner
Längserstreckung hin- und herbeweglich ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, ausgestattet mit lediglich einem
Zusatzkanal, dadurch gekennzeichnet, daß das
Schaltelement als federbelastetes Absperrventil
(30) ausgebildet ist, dessen Schließkörper (30b)
bezüglich des Zusatzkanals (29) in eine Öffnungs-
bzw. Sperrstellung bewegbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement als
federbelasteter Verstellkolben (41) ausgebildet
ist, über den - abhängig von der Größe der
Druckbeaufschlagung - neben dem Umschaltkanal (27)
ggf. zumindest ein Zusatzkanal (44, 45) an die
Rücklaufleitung (25) anschließbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Druckleitung (22) und die Steuerleitung (35)
Dämpfungsdrosseln (46 bzw. 47) aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Andrucksteuerelement als Verstellhülse (31) mit
einer in Arbeitshubrichtung (Pfeil 18)
ausgerichteten, über die Druckleitung (22)
beaufschlagten Ringfläche (31a) und einer davon
getrennten Ringnut (31b) ausgebildet ist, welche an
der Einmündung der Steuerleitung (35) und -
abhängig von der Lage der Verstellhülse bezüglich
des Anschlags (34) - entweder an der Einmündung der
Druckleitung (Verlängerung 22a) oder der
Rücklaufleitung (25) liegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstellhülse (31) - den
Schlagkolben (3) auf einem Teil seiner
Längserstreckung umschließend - in Längsrichtung
beweglich in dem Schlagwerkgehäuse (2) geführt ist.
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