EP0475171A2

EP0475171A2 - Hydraulisch betriebenes Schlagwerk

Info

Publication number: EP0475171A2
Application number: EP91114231A
Authority: EP
Inventors: Robert-Jan Dr.-Ing. Bartels; Hans-Dieter Piotrowski
Original assignee: Krupp Maschinentechnik GmbH
Current assignee: SIG Plastics GmbH and Co KG
Priority date: 1990-09-08
Filing date: 1991-08-24
Publication date: 1992-03-18
Anticipated expiration: 2011-08-24
Also published as: JPH05138549A; DE4028595C2; EP0475171A3; EP0475171B1; DE59106668D1; ATE128895T1; US5129466A; DE4028595A1

Abstract

Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Schlagwerk in der Weise auszugestalten, daß die Schlagzahl - und damit der Rückhub sowie die Einzelschlagenergie des Schlagkolbens - in Abhängigkeit von der Andruckkraft am Werkzeug-Einsteckende über eine interne Regelung selbsttätig an sich ändernde Arbeitsbedingungen angepaßt wird. Zu diesem Zweck wird der Vorschlag unterbreitet, an dem Einsteckende (12) unter Einwirkung einer in Schlagrichtung (Pfeil 18) wirksamen Rückstellung (31a, 22) ein Andrucksteuerelement (31) zumindest zeitweilig in Anlage zu halten und über dieses eine Steuerleitung (35) entweder an eine Druckleitung (22) oder an eine druckentlastete Rücklaufleitung (25) anzuschließen. Über die Steuerleitung ist ein Schaltelement (30) derart betätigbar, daß die die Kolbenbewegung wechselweise umschaltende 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 auslöst. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betriebenes Schlagwerk mit einem Schlagkolben, einer dessen Bewegung wechselweise umschaltenden Steuerung und 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.
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 längere 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 Rückstellung zumindest zeitweilig an dem WerkzeugEinsteckende 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 Rückhubauf die Arbeitshubwegung 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 9); 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 zeigen:

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.

Die beispielhaft dargestellte Schlagdrehbohrvorrichtung 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 p_S 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 gemaß 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 p_S 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.
Die Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar auf Vorrichtungen, die lediglich ein hydraulisch betriebenes Schlagwerk aufweisen und deren Werkzeug-Einsteckende dementsprechend lediglich in Längsrichtung des Schlagwerkgehäuses hin- und herbeweglich gehalten ist.

Claims

Hydraulisch betriebenes Schlagwerk mit einem Schlagkolben, einer dessen Bewegung wechselweise umschaltenden Steuerung und 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.
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.
Vorrichtung nach zumindest 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.
Vorrichtung nach zumindest 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.
Vorrichtung nach zumindest 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).
Vorrichtung nach zumindest 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.
Vorrichtung nach zumindest 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.
Vorrichtung nach zumindest 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.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (22) und die Steuerleitung (35) Dämpfungsdrosseln (46 bzw. 47) aufweisen.
Vorrichtung nach zumindest 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.
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.