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Steuerung für Druckluftschlagwerkzeuge Die Erfindung betrifft eine
Steuerung für Druckluftschlagwerkzeuge mit einem durch Überdruckwirkung bewegten
Rohrschieber. Die Steuerung ist in erster Linie für Druckluftbohrhämmer- und Hammerbohrmaschinen
bestimmt.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Zeit für die Umsteuerbewegung
des Schiebers zu verkürzen und diesen sicher in seinen Stellungen zu halten, wodurch
die Wirkung des Schlagkolbens erhöht wird. Ferner sollen die bisherigen Werkzeuge
im Sinne eines möglichst wirksamen und wirtschaftlichen Arbeitens verbessert und
ein Werkzeug von gedrungenem Aufbau geschaffen werden.
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Erfindungsgemäß wird die Verkürzung der für die Umsteuerbewegung des
Schiebers benötigten Zeit dadurch erreicht, daß an ihm außer den die Umsteuerung
bewirkenden Flächen weitere Druckflächen angebracht sind, von denen abwechselnd
die eine während der größten Dauer des Kolbenhubes durch Stauluft so belastet wird,
daß der auf diese Fläche ausgeübte Druck den Schieber in dessen Lage zu halten bestrebt
ist, während die andere dieser Flächen erst kurz vor Beginn der Umsteuerbewegung
unter Staudruck gebracht und dadurch in der entgegengesetzten Richtung belastet
wird; so daß die auf den Schieber wirkenden Kräfte ins Gleichgewicht kommen. Erst
dann erfolgt die Beaufschlagung einer der beiden die Bewegung des Schiebers veranlassenden
Steuerflächen, wozu angestaute Arbeitsluft dient. Es reichen daher schon sehr kleine
Drücke zum Bewegen des Schiebers `aus.
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Um einen schnellen Anstau der Arbeitsluft mit einfachen Mitteln zu
erreichen und die Bauart des Steuerschiebers einfach zu halten, wird das Anstauen
nicht in der üblichen Weise durch Abschluß von Ausströmöffnungen, sondern durch
Drosselung mittels kleiner Kanäle bewirkt, wodurch sich besondere, am Schieber angeordnete
Abschlußflächen vermeiden lassen und der Schieber daher leicht beweglich ist.
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Der Schieber ist so ausgebildet, daß die Einströmung für beide Zylinderräume
durch die Mitte des hohlen Schiebers und die Ausströmung in jeden Zylinderraum an
jedem Ende des Schiebers erfolgt. Man erreicht dadurch eine besonders einfache und
zweckmäßige Kanalführung, weil das Treibmittel auf dem kürzesten Wege in die Zylinderräume
gelangt, ohne häufigen Richtungsänderungen unterworfen zu sein.
Die
Halte- und Steuerflächen sind auf der Umfläche des Schiebers so ausgebildet, daß
sie symmetrisch zu einer zur Längsachse des Schiebers senkrechten Mittelebene liegen.
Man kann daher einen solchen Schieber leicht und schnell einbauen, weil er sich
in jeder Stellung einführen läßt und auch in jeder Stellung arbeitet.
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Um den Aufbau des Werkzeuges zu vereinfachen, sind die Kanäle so geführt,
daß sich nur ein Kanalpaar kreuzt.
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Die Zeichnung soll in erster Linie die Arbeitsweise der Steuerung
klar veranschaulichen und ist deshalb teilweise schematisch gehalten. Abb. i und
2 sind Längsschnitte durch ein Druckluftschlagwerkzeug mit einer Steuerung nach
der Erfindung. Abb. i zeigt den Schieber und den Schlagkolben in der Rückhub-, Abb.
2 in der Schlaghubstellung.
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An dem Steuergehäuse 3 befindet sich ein Zylinder 4 mit einer Kolbenkammer
5, in der ein Kolben 6 hin und her geht. Der Kolben 6 ist so angeordnet, daß er
auf ein im Vorderteil des Zylinders 4 geführtes Werkzeug 7 Schläge ausübt. Beim
Schlaghub und beim Rückhub überläuft der Kolben einen Hauptauslaß B. Das Steuergehäuse
3 enthält eine Schieberkammer, in der sich ein Schieber 9 zur Steuerung des Treibmitteleintrittes
in die Kolbenkammer 5 befindet. Die Kolbenkammer ist mit den hinteren und vorderen
Teilen der Schieberkammer durch Kanäle io, ii verbunden, die beide durch die Endkanten
des Schiebers 9 abwechselnd geschlossen und geöffnet werden, um das durch einen
Kanal =2 in das Werkzeug eingeleitete Treibmittel zu verteilen.
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Der Schieber 9 hat die Form eines Rohrschiebers, durch dessen Mittelöffnung
das Treibmittel zum Kanal ii gelangt, wenn der Schieber in der in Abb. i angegebenen
Lage ist. Der Schieber 9 ist symmetrisch ausgebildet und infolgedessen mit seinen
Enden umkehrbar. Er hat ringförmige Absätze, die symmetrisch zu einer zur Längsachse
des Schiebers senkrechten Ebene liegen und zwei Paar einander gegenüberliegende
Druckflächen i311, i3b und 14a, 14b haben. Die Flächen 13a, 13b sind die den Schieber
in den Endstellungen sichernden Halteflächen, während die Flächen 14a, 14b die den
Schieber bewegenden Steuerflächen bilden und größer als die erstgenannten Halteflächen
sind. Auf die Flächen 13a, 13b wirkt das Treibmittel in geringem Ausmaße durch dauernd
geöffnete, durch den Schieber hindurchgehende Anbohrungen i511. Von diesen Anbohrungen
führen Kanäle x611; 16b zur vorderen und hinteren Kolbenkammer. Diese Kanäle werden
durch die vordere und hintere Kante des Kopfes des Kolbens 6 gesteuert. Die Steuerflächen
14a, 14b stehen mit dauernd offenen Anlässen i711, i7b und Zuleitungskanälen i811,
18b in Verbindung, die einen größeren Querschnitt als die Auslässe i711, 17b haben.
Die Kanäle i811, i8b überschneiden einander, münden auf beiden Seiten des Hauptauslasses
8 in die vordere und hintere Kolbenkammer und liegen zwischen dem Auslaß sowie den
Kanälen i611, 16b.
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Die Wirkungsweise ist folgende Bei der Stellung der Teile nach Abb.
i hat der Kolben 6 auf das Werkzeug 7 gerade einen Schlag ausgeübt und beginnt seinen
Rückhub. Der Schieber befindet sich in seiner rechten rückwärtigen Endlage, wobei
die Druckluft durch den Schieber hindurch zum Kanal ii und durch diesen zum vorderen
Raum der Kolbenkammer 5 gelangt. Der hintere Raum der Kolbenkammer 5 steht durch
den Hauptauslaß 8 mit der Atmosphäre in Verbindung. Der Kanal 16b ist durch den
Kolben verschlossen so daß der Druck der durch die Anbohrungen 15b dauernd zugelassenen
Druckluft sich an der Haltefläche 13b anstaut und den Schieber in der dargestellten
Lage hält. Der Kanal 16a steht durch den Hauptauslaß 8 mit der Atmosphäre in Verbindung,
so daß durch die Anbohrungen 15a Druckluft entweichen kann und die Haltefläche i311
druckfrei ist. Der Kanal 18a ist durch den Kolben verschlossen, die Steuerfläche
14a, mit der er in Verbindung steht, ist jedoch durch die Öffnung i711 entlastet.
Der Kanal 18b steht durch den Hauptauslaß 8 mit der Atmosphäre in Verbindung und
ebenso die mit ihm zusammenwirkende Steuerfläche i4b durch die ins Freie führende
Öffnung 17b.
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Beim Rückhube des Kolbens wird zunächst der Hauptauslaß 8 geschlossen.
Die im hinteren Raum der Kolbenkammer 5 befindliche Luft geht dann durch den Kanal
18b und die Öffnung =7b ins Freie, bis der Kanal i8b ebenfalls durch den Kolben
6 verschlossen wird. Unmittelbar danach beginnt der Kolben 6 auch den Kanal i611
zu schließen, wodurch die durch die Anbohrungen 15,1 austretende Druckluft nicht
mehr entweichen kann, so daß die Haltefläche 1311 des Schiebers mit Staudruck belastet
wird, der den auf die gegenüberliegende Fläche 13b wirkenden Druck ausgleicht. Gleichzeitig
beginnt der Kolben den Kanal 16b zu öffnen, so daß sich der Druck auf die Haltefläche
i3b und im vorderen Raum der Kolbenkammer 5 ausgleicht. In diesem Augenblick ist
der Schieber vollständig ausgeglichen, weil beide Steuerflächen 14a, 14b mit der
Atmosphäre in Verbindung stehen.
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Unmittelbar danach legt der Kolben 6 den Kanal 189 frei und läßt dadurch
Arbeitsluft aus der vorderen Kolbenkammer zur Steuerfläche i411 treten. Da der Kanal
i811 einen größeren Querschnitt als die Öffnung i711 hat, entsteht sofort ein Druckstau
an der Fläche i411, und der Schieber wird in die in Abb. 2 wiedergegebene
Schlaghubstellung
geworfen. Inzwischen hat der Kolben 6 mit der vorderen Kante seines Kopfes den Hauptauslaß
8 geöffnet, so daß der Druck im vorderen Raum der Kolbenkammer verschwindet. Da
gleichzeitig auch der Kanal 16b mit dem Auslaß 8 in Verbindung gebracht und hierdurch
die Haltefläche 13b entlastet ist, wird die Fläche 13' in der Weise wirksam, daß
sie den Schieber 9 in seiner neuen Lage hält. Bei seiner Umsteuerbewegung in den
Schlaghub schließt der Schieber 9 die Einströmung in den Kanal ii ab und öffnet
den Kanal io, so daß der Kolben 6 nach vorn getrieben wird. Bei seinem Arbeitshube
schließt der Kolben zunächst den Hauptauslaß 8, darauf den Kanal 1811 und beginnt
dann den Kanal 16b zu schließen sowie gleichzeitig den Kanal 16', zu öffnen, wodurch
der Schieber wieder in einen Gleichgewichtszustand gebracht wird. Unmittelbar danach
wird der Kanal i8b freigelegt, durch den Arbeitsluft vom hinteren Raum der Kolbenkammer
zu der Steuerfläche 14b gelangt, so daß der Schieber in die in Abb. i dargestellte
Lage zurückgeworfen wird.
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Die Darstellung auf der Zeichnung ist schematisch, um die Schieber-
und Kolbenwirkung besser zu veranschaulichen. Es sei aber darauf hingewiesen, daß
die Länge des Schiebers 9 im wesentlichen der Hublänge des Kolbens entspricht und
daß bei dichter Aneinanderlage von Schieberkammer und Kolbenkammer, wie es in Wirklichkeit
der Fall ist, alle Kanäle, insbesondere die Hauptzuströmkanäle io, iZ, sehr kurz
sind und das Treibmittel ohne Wirbelbildung durch Richtungsänderung und ohne Druckabfall
unmittelbar in den Arbeitszylinder leiten. Ferner können deshalb die schädlichen
Räume wesentlich verringert und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Steuerung erhöht
sowie ein im Aufbau sehr gedrungenes Werkzeug erzielt werden. Die Ringflächen an
dem Mittelteil des Schiebers können auch in anderer Weise angeordnet werden, so
daß das am weitesten innen liegende Paar der. Druckflächen als Halteflächen dient,
während das Außenpaar der unter sich gleichen, aber dann die Innenflächen an Größe
überschreitenden Flächen als Steuerflächen benutzt wird. Diese Anordnung würde gewisse
Änderungen in den Verbindungen der einzelnen Kanäle und Öffnungen erforderlich machen,
die zur Kolbenkammer führen.