EP0723492A1 - Schlagelement - Google Patents

Schlagelement

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Publication number
EP0723492A1
EP0723492A1 EP94925461A EP94925461A EP0723492A1 EP 0723492 A1 EP0723492 A1 EP 0723492A1 EP 94925461 A EP94925461 A EP 94925461A EP 94925461 A EP94925461 A EP 94925461A EP 0723492 A1 EP0723492 A1 EP 0723492A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
molded
pressure
piston
molded piston
element according
Prior art date
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Granted
Application number
EP94925461A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0723492B1 (de
Inventor
Hans-Carsten Seifert
Peter Delfosse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AO Technology AG
Original Assignee
Synthes AG Chur
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Filing date
Publication date
Application filed by Synthes AG Chur filed Critical Synthes AG Chur
Publication of EP0723492A1 publication Critical patent/EP0723492A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0723492B1 publication Critical patent/EP0723492B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2217/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B25D2217/0011—Details of anvils, guide-sleeves or pistons
    • B25D2217/0023—Pistons
    • B25D2217/0026—Double pistons

Definitions

  • the invention relates to an impact element according to the preamble of patent claim 1.
  • Impact elements as parts of an impact tool are known. They generate impacts and transfer them to the tool belonging to the striking tool. For example, we would like to remind you of electric percussion drills in which an imbalance connected to the drill drive acts as the striking element and, when working with the drill as a tool, can cause it to perform additional axial impacts.
  • a striking element mainly used in surgery is described in EP 0 452 543 AI.
  • a single piston which can be moved in a cylinder by compressed air, acts on it. This strikes a first impact surface during a piston advance directed against a tool connected to the striking element, this impact being transmitted to the tool.
  • the piston hits a second baffle.
  • the tool it is called, for example, a rasp - is successively exposed to a driving push or an opposing, loosening push.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) There is at least one overflow channel between the first and the second impact surface with which the pressure necessary for the movement of the piston is built up during the movement process. Furthermore, at least one inlet and one outlet for the compressed air are provided.
  • a total volume is determined at certain positions of the piston, which consists of a first partial volume, which lies between the first impact surface and the piston surface belonging to it, and the volume of the overflow channel. Only when the ratio of the value of this total volume to the area of the effective first impact surface or the second impact surface exceeds predetermined values can the necessary pressure be built up and the striking element works. Forms of training are specified by means of which the loosening thrust can be suppressed either permanently or temporarily.
  • the impact element according to EP 0 452 543 AI has a relatively complicated mechanical structure. For example, it has two different diameters for the cylinder bore and the piston diameter, a column running inside the piston and a total of six baffles requiring rework.
  • the piston itself has only a small mass compared to the overall arrangement of the striking element. Since the pressure in the volume between the respective baffle plate and the associated piston surface is built up or reduced only during the movement, the run
  • the invention is therefore based on the object of creating a striking element which, with comparable external dimensions to the above-described striking element, achieves a higher impact frequency and transmits a larger amount of energy to the tool per impact.
  • FIG. 1 shows a first example of a striking element with two molded pistons in a longitudinal section
  • FIG. 2 shows the striking element according to FIG. 1 in a cross section A-A
  • FIG. 3 shows the striking element according to FIG. 1 in a cross section BB
  • 4 shows the impact element according to FIG. 1 in a side view
  • FIG. 5 shows a simplified diagram of the mode of operation of the striking element according to FIG. 1,
  • FIG. 6 shows the position of the openings of the pressure lines and the pressure supply lines within the bores in a striking element according to FIG. 1,
  • FIG. 8 shows an impact element similar to that of FIG. 1, in which the impacts are transmitted by means of firing pins;
  • Fig. 9 shows a second example of a striking element.
  • FIGS. 1 to 4 A first example of an impact element 1 according to the invention is shown in FIGS. 1 to 4. It has two molded pistons 2, a first molded piston 2.1 and a second molded piston 2.2.
  • the striking element 1 has a body 3, which is designed here in the form of an elongated prism.
  • the body 3 can also be designed differently.
  • a first bore 4.1 and a second bore 4.2 pass through the body 3 in parallel.
  • the bores 4 lie in the direction of the largest axis - here from the left to the right - of the body 3.
  • the first molded piston 2.1 runs in the first bore 4.1
  • the second molded piston 2.2 runs in the second bore 4.2.
  • the right end face of the body 3 is closed by a first stop (5.1), here a first baffle plate 5.1, the left end face by a second stop (5.2), here a second baffle plate 5.2, both lying transversely to the axes of the bores 4.
  • a first stop here a first baffle plate 5.1
  • a second stop here a second baffle plate 5.2
  • the molded pistons 2 run gas-tight in the associated bores 4 and can individually exert 5 impacts on the baffle plates.
  • the gas tightness between the body 3 and the baffle plates 5 is achieved, for example, by seals 6, that between the body 3 and the molded piston 2, for example, by lubrication.
  • the second - baffle plate 5.2 a nipple 7 (in the example 2 and in the claims called "shaft” 7) is attached, which carries a thread here, and on which a tool, not shown here, for example a rasp, a saw or a drill - mostly by means of a quick-release fastener or a drill chuck, and to which the impacts of the striking element 1 are transmitted.
  • a tool not shown here, for example a rasp, a saw or a drill - mostly by means of a quick-release fastener or a drill chuck, and to which the impacts of the striking element 1 are transmitted.
  • a tool not shown here, for example a rasp, a saw or a drill - mostly by means of a quick-release fastener or a drill chuck, and to which the impacts of the striking element 1 are transmitted.
  • other types of fastening for interchangeable tools can also be provided.
  • the molded pistons 2 have incisions 8 in the form of millings or indentations at predetermined locations on their lateral surfaces, here annular incisions 8 in the form of a first recess 8.1 on the right and a second recess 8.2 on the left on the first molded piston 2.1 and a third recess 8.3 right and a fourth turn 8.4. left of the second molded piston 2.2.
  • These incisions 8 can also be shaped differently, e.g. as in the axial direction of the bores 4 over short places longitudinal milling. Then the molded pistons 2 must have, for example, a cross section that cannot be rotated against the body 3.
  • the molded piston 2 and / or the baffle plates 5 are preferably designed such that the molded piston 2 cannot touch the baffle plate 5 over its entire end face, so that an end space 9 always remains even when a molded piston 2 bumps against a baffle plate 5.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26)
  • the transmission of the impact from the molded pistons 2.1 and 2.2 to the baffle plates 5.1 and 5.2 can also take place in a different way, for example, an impact element is shown in FIG. 8, in which the impact is transmitted by means of four firing pins 15.1 to 15.4.
  • the remaining parts correspond to those in the previous figures, they are identified by the same suffix.
  • the pressure lines 10 can also end at the front ends of the outer walls of the bores 4.
  • the scheme of the operation of this control is shown in FIG. 5 with the sub-figures 5A to 5D. 6, the pressure line ends 11.l to 11.8 and the pressure supply lines 12.1 to 12.8 are given by way of example on the lateral surfaces of the bores 4.1 and 4.2. These are not shown in the sub-figures 5A to 5D for reasons of space, but their positions can be easily recognized by looking at FIGS. 5 and 6. Furthermore, the end spaces 9, to which a high pressure is applied, are hatched, the vented end spaces are shown hatched.
  • both molded pistons 2.1 and 2.2 are on the right on the baffle plate 5.2.
  • the first end space 9.1. on the right side of the first piston 2.1 is connected via a first pressure line 10.1 to the location of the third turn 8.3 on the second piston 2.2 and ends there at the fifth pressure line opening 11.5.
  • the third turn 8.3 is vented through a fifth pressure supply line 12.5.
  • the first end space 9.1 is thus also vented via the pressure line 10.1, there no pressure acts on the molded piston 2.1.
  • the second end space 9.2. is on the left side of the first piston 2.1 through a second pressure line 10.2 with the location of the fourth turn 8.4 on the second piston 2.2. connected and ends there at the seventh pressure line opening 11.7.
  • the fourth turn 8.4 is placed at high pressure (for example 6 bar) via a pressure feed line 12.7. Via the pressure line 10.2 the second end space 9.2. put on high pressure. If the second end space 9.2 is at high pressure and the first end space is vented, the molded piston 2.1 is pressed against the baffle plate 5.1 and does not move.
  • the third final space 9.3. on the right side of the second plunger 2.2 is connected via a third pressure line 10.3 to the location of the first turn 8.1 on the first plunger 2.1 and ends there at the first pressure line opening 11.1.
  • the first turn 8.1 is through a first pressure supply line 12.1 put on the high pressure.
  • Via the third pressure line 10.3, the third end space 9.3 is also placed at the high pressure.
  • the fourth final space 9.4. on the left side of the second molded piston 2.2 is connected via a fourth pressure line 10.4 to the location of the second recess 8.2 on the first molded piston 2.1 and ends there at the third pressure line opening 11.3.
  • the second indentation 8.2 is vented through a third pressure line 12.3.
  • the fourth end space 9.4 is thus also vented via the pressure line 10.4.
  • the second molded piston 2.2 is displaced to the left, as indicated by the arrow drawn in it.
  • the indentations 8 are dimensioned such that the associated pressure line opening 11 and the pressure line 12 have just space next to one another, for example in the direction of the circumference.
  • the pressure difference displacing the second molded piston 2.2 is maintained by this arrangement until the molded piston 2.2 runs onto the baffle plate 5.2. The position of FIG. 5B is thus reached.
  • the first end space is 9.1. on the first piston 2.1 through a fifth pressure line 10.5 connected to the now changed location of the third recess 8.3 on the second piston 2.2 and ends there at the sixth pressure line opening 11.6.
  • the third indentation 8.3 is replaced by a sixth Pressure supply line 12.6 placed on the high pressure.
  • the first end space 9.1 is thus also placed at high pressure via the fifth pressure line 10.5.
  • the second end space 9.2. on the first piston 2.1 is a sixth pressure line 10.6 with the now changed location of the fourth turn 8.4 on the second piston 2.2. connected and ends there at the eighth pressure line opening 11.8.
  • the fourth turn 8.4 is vented through a pressure line 12.8. Via the sixth pressure line 10.6, the second end space 9.2. vented.
  • the third end space is 9.3. on the second molded piston 2.2 connected via a seventh pressure line 10.7 to the now changed location of the first recess 8.1 on the first molded piston 2.1 and ends there at the second pressure line opening 11.2.
  • the first turn 8.1 is vented by a second pressure line 12.2.
  • the third end space 9.3 is thus also vented via the seventh pressure line 10.7.
  • the fourth final space 9.4. is on the second molded piston 2.2 via an eighth pressure line 10.8 with the now changed location of the second recess 8.2 on the first molded piston 2.1. connected and ends there at the fourth pressure line opening 11.4.
  • the second indentation 8.2 is placed at high pressure by a pressure feed line 12.4.
  • the fourth end space 9.4 is thus also connected via the fourth pressure line 10.4. put on high pressure.
  • the first end space is 9.1. on the first molded piston 2.1 connected via a first pressure line 10.1 to the now changed location of the third recess 8.3 on the second molded piston 2.2 and ends there at the fifth pressure line opening 11.5.
  • the third turn 8.3 is vented through a fifth pressure supply line 12.5.
  • the first end space 9.1 is thus also vented via the first pressure line 10.1.
  • the second end space 9.2 on the first molded piston 2.1 is via a second pressure line 10.2 with the now changed location of the fourth turn 8.4 on the second molded piston 2.2. connected and ends there at the seventh pressure line opening 11.7.
  • the fourth Turning 8.4 is placed at high pressure through a seventh pressure supply line 12.7. Via the second pressure line 10.2, the second end space 9.2. put on high pressure.
  • Such a striking element consists of a body 3 with a plurality of parallel through-holes 4, which are closed off by baffle plates 5.i attached to the body 3.
  • baffle plates 5.i attached to the body 3.
  • a molded piston 2 runs in a pressure-tight manner. Between the end faces of the molded pistons 2 and the associated baffle plates 5 there is always a variable end space 9.
  • the molded pistons 2 are used alternately for generating impacts and for controlling of the striking element 1.
  • the molded pistons 2 have incisions 8 in the form of milled-in or turned-in sections at their predetermined length, so that a free space is created between the molded piston 2 and the wall of the associated bore 4 at these locations.
  • a pressure line 10 leading to an end space 9 and a pressure feed line 12 each open - close adjacent.
  • the incisions 8 of the molded pistons 2 each connect a pressure line 10 to a pressure line 12 at predetermined points, so that the associated end space 9 can be placed on the pressure of the pressure line 12.
  • One end space 9.i is always vented on a molded piston 2, the other end space 9.k is placed under high pressure.
  • a molded piston 2.i is pushed against the vented other end space 9, i by high pressure in the associated one end space 9.k until the end face of the molded piston 2, i abuts the baffle plate 5.i on the vented end space 9.i. .
  • the end faces of the molded pistons 2 are smaller than their remaining cross section, so that there is always an open end space 9.
  • the incisions 8 of this molded piston 2.i are brought into those positions in which they each connect a pressure line 10.i to a pressure supply line 12.i.
  • the associated end space 9.1 of the other molded piston 2.1 can be placed on the pressure of the pressure supply line 12.i.
  • a striking element 1 with several molded pistons 2.i can be constructed according to the same basic principle as one with two molded pistons 2. Two molded pistons 2.1 and 2.2 can be used for control and the other molded pistons 2.i and 2.k each half in parallel let the two control pistons 2.1 and 2.2 run.
  • the number of incisions 8 on the molded piston remains the same.
  • the number of pressure lines 10 increases in proportion to the number of molded pistons 2.
  • FIG. 7 which consists of FIGS. 7A to 7C, shows a part of a striking element 1 in which the impact energy of the "loosening" impact acting counter to the direction of the tool can be reduced. In many cases this is desirable.
  • the end of a bore 4 in the body 3, the molded piston 2 belonging to the bore 4, the baffle plate 5 and the end space 9 are shown.
  • the baffle plate 5 is opposite of the one that is associated with the tool.
  • FIG. 7 reverses an analogous situation as shown on the right-hand side of FIG. 5A, molded piston 2.2, the reference numerals used there are therefore adopted.
  • the molded piston 2.2 is in an end position at the greatest distance from the molded plate 5.2.
  • the milling 8.4 supplies the other, not shown shaped piston 2.1 with pressure medium via the pressure line 10.2, the end space 9.4 is vented via the pressure line 10.4.
  • the fourth pressure line 10.4 starting from the notch 8.2 on the molded piston 2.1, is introduced into the bore 4.2 well before the right end of the latter.
  • the head of the molded piston there is an additional nth milling 8.n shortly before its right end, which opens into the end space 9.4 via a short line 13.
  • an additional o-th milling 8.o runs further to the right of the molded piston 2.2 past an additional pressure supply 12.o which carries high pressure, which is connected to the end space 9.4 by the milling 8.o via a long line 14. This places the end space 9.4 at a high pressure during the passage of time and brakes the molded piston 2.2.
  • the nth milling 8.n reaches the area of the pressure line 10.4 and vents the end space 9.4 again via the short line 13.
  • the oth Milling 8.o of the molded piston 2.2 then ran past the additional pressure supply 12.o and the molded piston 2.2 closes it again, so that no high pressure reaches the end space 9.4 via the long line 14.
  • the end space 9.4 is vented again, the molded piston 2.2 is accelerated again a little and it hits the baffle plate 5.2 with very little impact energy.
  • the energy of the "loosening" impact is significantly reduced.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) It is advisable to make the pressure at the additional pressure supply 12.o adjustable by a reducing valve to the desired deceleration of the molded piston 2.2.
  • FIG. 9 shows a second example of the diagram of an impact element 1 according to the invention.
  • a shaft 7, to which a tool is attached passes axially through the entire first bore 4.1.
  • a first molded piston 2.1 extends as an annular piston axially to the shaft 7 and seals, for example by lubrication, both over its entire length against the inner wall of the bore 4.1 and on its two end plates 17.1 and 17.2 against the shaft 7.
  • the first molded piston 2.1 can thus move axially freely against the shaft 7 and an annular bead 16 attached to the shaft 7 in its interior.
  • the surfaces of both stops 5.1 and 5.2 are on both sides of the annular bead 16.
  • the inside of the end plates 17.1 and 17.2 of the molded piston 2.1 can strike against these stops 5.1 and 5.2.
  • the first molded piston 2.1 has a single first incision 8.1, which is designed as a wide indentation over the jacket side of its central part. At both ends of the first molded piston 2.1 are located in the first bore 4.1 to the outside closed first and second end spaces 9.1 and 9.2. These end spaces 9.1 and 9.2 do not disappear even when the first molded piston 2.1 assumes one of its end positions.
  • a second bore 4.2 there is a shaped piston 2 shaped as in the first example, it has two incisions 8.2 and 8.3 and runs alternately against the stops 5.3 and 5.4 in the second bore 4.2. On the inside of the stops 5.3 and 5.4 there is an end space 9.3 and 9.4. These do not disappear even if the second molded piston 2.2 is in contact with one of the stops 5.3 or 5.4.
  • the first pressure supply line 12.1 leads the pressure medium to the incision 8.2 on the second molded piston 2.2 when it is in contact with the right stop 5.3 and forwards it via the first pressure line 10.1 to the first end space 9.1 on the first molded piston 2.1.
  • the second pressure supply line 12.2 leads the pressure medium to the third incision 8.3 when the second molded piston 2.2 abuts the left stop 5.4 in the second bore 2.2 and forwards it via the second pressure line 10.2 to the first end space 9.1 on the first molded piston 2.1. If the second molded piston 2.2 is in a different position, these lines are blocked.
  • the third pressure line 10.3 connects the third end space 9.3 on the second molded piston 2.2 to the first end space 9.1 on the first molded piston 2.1 when the edge 18.1 on the right end plate 17.1 of the first molded piston 2.1 is to the left of the mouth of the
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) third pressure line 10.3 is located in the first bore 4.1. It connects the third end space 9.3 with the first incision 8.1 on the first molded piston 2.1. and then passes the pressure medium via the third pressure line 12.3. from. These lines are blocked in all other positions of the molded pistons 2.1 and 2.2.
  • the pressure line 10.4 connects the end space 9.4 on the second molded piston 2.2 to the end space 9.2 on the first molded piston 2.1 when the edge 18.2 on the right end plate 17.2 of the first molded piston 2.1 is to the right of the mouth of the pressure line 10.4 in the bore 4.1. It connects the end space 9.4 with the incision 8.1 on the first molded piston 2.1. and then discharges the pressure medium via the pressure feed line 12.3. These lines are in all other positions of the molded pistons 2.1 and 2.2. blocked.
  • the fifth pressure line 10.5 connects the first end space 9.1 of the first molded piston 2.1 via the second notch 8.2 of the second molded piston 2.2 to the fourth pressure line 12.4 when the second molded piston 2.2 is in its left end position.
  • the sixth pressure line 10.6 connects the end space 9.2 of the second molded piston 2.1 via the third notch 8.3 to the fifth pressure feed line 12.5 when the second molded piston 2.2 is in its right end position. In all other positions of the molded piston 2.2, these lines are blocked.
  • Both molded pistons 2.1 and 2.2 are initially on the right side, all end spaces are free of pressure.
  • the pressure medium is connected to the pressure supply lines 12.1 and 12.2, the pressure lines 12.3, 12.4 and 12.5 are used to discharge the pressure.
  • the pressure medium is led via the second incision 8.2 in the second molded piston 2.2 and the first pressure line 10.1 to the right first end space 9.1 of the first molded piston 2.1, builds up a pressure there and moves the first molded piston 2.1 to the left.
  • the pressure medium located in the second end space 9.2 is discharged through the sixth pressure line 10.6, the third incision 8.3 and the fifth pressure line 12.5.
  • the second pressure supply line 12.2 is blocked by the second molded piston 2.2 as long as it is in its right position.
  • the first incision 8.1 on the first molded piston 2.1 begins to run via the fourth pressure line 10.4 and opens it, so that the pressure building up in this way in the fourth end space 9.4 of the molded piston 2.2 via the third
  • both molded pistons stand 2.1. and 2.2 in their left end position.
  • the pressure medium is fed via the second pressure line 12.2 via the second notch 8.2 in the second molded piston 2.2 and the second pressure line 10.2 to the left, second end space 9.2 of the first molded piston 2.1, builds up a pressure there and moves the first molded piston 2.1 to the right.
  • the pressure medium located in the first end space 9.1 is discharged through the fifth pressure line 10.5, the second notch 8.2 and the fourth pressure line 12.4.
  • the first pressure supply line 12.1 is blocked by the second molded piston 2.2 as long as it is in its left position.
  • the edge 18.2 of the first molded piston 2.1 runs over the mouth of the fourth pressure line 10.4 and opens it, the fourth end space 9.4 of the second molding piston 2.2 is thereby put under pressure and pushes the second molding piston 2.2 to the right.
  • the first incision 8.1 on the first molded piston 2.1 begins to run via the third pressure line 10.3 and opens it, so that the pressure built up by this shift in the third end space 9.3 of the molded piston 2.2 is reduced via the third pressure line 12.3 becomes.
  • the first molded piston 2.1 hits the inside of the left end plate 17.2 on the left second stop 5.2 on the annular bead 16 and the impact is transmitted to the tool via the shaft 7.
  • the same means as described in the first example can be used for reducing the energy of the impacts in one direction and for adjusting the impact energy.
  • either compressed air, another gas or a liquid can be used as the pressure medium.
  • the baffle plates 5 must be made of tough material with high
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Strength are performed, the stops 5 are tempered. For the other parts you can also use light metal or high-strength plastic.
  • the striking element 1 when driving turning tools, you should build it with its axis as possible as possible in the axis of the turning tool.
  • the supply of the high pressure into the striking element 1 must take place axially via a rotatable pressure coupling.
  • the turning tool can be driven from the side, components, for example gearwheels, which are insensitive to axial impacts having to be used at the coupling point between the tool carrier and the gear.
  • the striking element 1 has a plurality of molded pistons 2 which, with comparable dimensions, have larger masses than striking elements according to the prior art. Since the pressure in the end rooms 9 is not built up or reduced during the movement, but is changed immediately at the end of each phase, the stroke sequence is more frequent, which is further supported in Example 1 by the fact that at least two work strokes occur during a complete work cycle. It therefore delivers a greater impact energy in the unit of time.
  • the impact element is used in surgery, but also in apparatus construction.

Landscapes

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Abstract

Das erfindungsgemässe Schlagelement (1) dient zur Erzeugung von Stössen, die auf ein Werkzeug wirken. Es besitzt einen Körper (3) mit mehreren parallelen Bohrungen (4). In jeder dieser Bohrungen (4) läuft druckdicht je ein massereicher Formkolben (2) und schlägt gegen Anschäge (5), die ausserhalb oder innerhalb des Formkolbens (2) angebracht sein können. An den Stirnseiten der Formkolben (2) liegt je ein Endraum (9). Die Formkolben (2) dienen zur Steuerung der Funktion des Schlagelements (1). Mindestens einer der Formkolben (2) erzeugt Stösse am Werkzeug. Das Schlagelement kann Arbeitsstösse in Richtung des Werkzeugs und in einer besonderen Ausführungsform in umgekehrter Richtung Lockerungsstösse ausführen. In einer besonderen Ausführungsform kann die Grösse der Energie der Lockerungsstösse eingestellt oder unterdrückt werden. Das Schlagelement wird vornehmlich in der Chirurgie, aber auch im allgemeinen Apparatebau angewendet.

Description

SCHLAGELEMENT
Die Erfindung betrifft ein Schlagelement gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schlagelemente als Teile eines Schlagwerkzeuges sind bekannt. Sie erzeugen Stösse und übertragen diese auf das zum Schlagwerkzeug gehörende Werkzeug. Es sei hier beispielsweise an elektrische Schlagbohrer erinnert, bei denen als Schlagelement eine mit dem Bohrantrieb verbundene Unwucht wirkt, die beim Arbeiten mit dem Bohrer als Werkzeug diesen zusätzlich axiale Stösse ausführen lässt.
Ein vorwiegend in der Chirurgie verwendetes Schlagelement ist in der EP 0 452 543 AI beschrieben. Bei ihm wirkt ein einziger, in einem Zylinder durch Druckluft verschiebbarer Kolben. Dieser trifft während eines - gegen ein mit dem Schlagelement verbundenes Werkzeug gerichteten - Kolbenvorlaufs auf eine erste Prallfläche auf, wobei dieser Stoss auf das Werkzeug übertragen wird. Während des anschliessenden Kolbenrücklaufs trifft der Kolben auf eine zweite Prallfläche auf. Das Werkzeug es wird dort beispielsweise eine Raspel genannt - wird nacheinander einem vortreibenden Arbeitsstoss bzw. einem entgegengesetzt wirkenden, lockernden Stoss ausgesetzt. Im
ERSATZBLAπ(REGEL26) Schlagelement ist mindestens ein Überströmkanal zwischen der ersten und der zweiten Prallfläche vorhanden, mit dem der für die Bewegung des Kolbens notwendige Druck während des Bewegungsvorganges aufgebaut wird. Ferner ist mindestens ein Einlass und ein Auslass für die Druckluft vorgesehen.
Für die Konstruktion dieses Schlagelements wird bei bestimmten Stellungen des Kolbens ein Gesamtvolumen bestimmt, das aus einem ersten Teilvolumen, das zwischen der ersten Prallfläche und der zu dieser gehörigen Kolbenfläche liegt, und dem Volumen des Überströmkanals besteht. Nur wenn das Verhältnis des Wertes dieses Gesamtvolumen zu dem Flächeninhalt der wirksamen ersten Prallfläche bzw. der zweiten Prallfläche vorgegebene Werte übersteigt, ist der notwendige Druck aufbaubar und das Schlagelement arbeitet. Es werden Ausbildungsformen angegeben, durch die jeweils der lockernde Stoss entweder dauernd oder zeitweise unterdrückt werden kann.
Das Schlagelement nach EP 0 452 543 AI hat einen verhältnismässig komplizierten mechanischen Aufbau. Es weist beispielsweise für die Zylinderbohrung und den Kolbendurchmesser je zwei verschiedenen Durchmesser, eine innerhalb des Kolben verlaufende Säule und insgesamt sechs Nacharbeit erfordernde Prallflächen auf. Der Kolben selbst besitzt gegenüber der Gesamtanordnung des Schlagelementes nur eine kleine Masse. Da der Druck in den Volumen zwischen der jeweiligen Prallplatte und der zugehörigen Kolbenfläche erst während der Bewegung auf- bzw. abgebaut wird, verlaufen die
ERSATZBLAπ(REGEL26) Kolbenbewegungen verhältnismässig langsam, so dass die durch die Kolbenbewegungen pro Zeiteinheit auf das Werkzeug über¬ tragene Energie verhältnismässig klein ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schlagelement zu schaffen, das bei vergleichbaren Aussenabmessungen wie bei dem vorbeschriebenen Schlagelement eine höhere Schlagfrequenz erreicht und pro Stoss ein grosserer Energiebetrag auf das Werkzeug überträgt.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemässen Schlagelement durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruches 1 gelöst. die übrigen Ansprüche kennzeichnen vorteilhafte Ausführungsformen.
Die Erfindung wird beispielhaft an Hand der Zeichnung erläutert, dabei zeigt die
Fig. l ein erstes Beispiel eines Schlagelements mit zwei Formkolben in einem Längsschnitt,
Fig. 2 das Schlagelement nach der Fig. 1 in einem Querschnitt A-A,
Fig. 3 das Schlagelement nach der Fig. 1 in einem Querschnitt B-B, Fig. 4 das Schlagelement nach der Fig. 1 in einer Seitenansicht,
Fig. 5 ein vereinfachtes Schema der Arbeitsweise des Schlagelementes nach Fig. 1,
Fig. 6 die Lage der Öffnungen der Druckleitungen und der Druckzuleitungen innerhalb der Bohrungen bei einem Schlagelement nach Fig. 1,
Fig. 7 ein Teil eines Schlagelements, bei dem der Lockerungsstoss mit geringer Energie verläuft,
Fig. 8 ein Schlagelement ähnlich dem von Fig. 1, bei dem die Stösse durch die Vermittlung von Schlagbolzen übertragen werden; und
Fig. 9 ein zweites Beispiel eines Schlagelements.
Dort, wo in einer Figur der Zeichnung verschiedene Teile der gleichen Art besprochen werden, ist jeweils dem dieses Teil' kennzeichnende Bezugszeichen ein durch einen Punkt getrenntes Unterbezugszeichen zur Kennzeichnung der verschiedenen Teile zuge- ordnet.
ERSATZBLAπ(REGEL26) Ein erstes Beispiel eines erfindungsgemässen Schlagelementes l wird in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Es weist zwei Formkolben 2 auf, einen ersten Formkolben 2.1 und einen zweiten Formkolben 2.2. Das Schlagelement 1 besitzt einen Körper 3, der hier in der Form eines länglichen Prismas ausgeführt ist. Der Körper 3 kann aber auch anders gestaltet sein. Durch den Körper 3 gehen parallel eine erste Bohrungen 4.1 und eine zweite Bohrung 4.2 hindurch. Die Bohrungen 4 liegen in Richtung der grössten Achse - hier vom links nach rechts - des Körpers 3. In der ersten Bohrung 4.1 läuft der erster Formkolben 2.1, in der zweiten Bohrung 4.2 der zweite Formkolben 2.2. Die rechte Stirnseite des Körpers 3 wird durch einen ersten Anschlag (5.1), hier eine erste Prallplatte 5.1, die linke Stirnseite durch einen zweiten Anschlag (5.2), hier eine zweite Prallplatte 5.2 , beide quer zu den Achsen der Bohrungen 4 liegend, abgeschlossen. (Im Rahmen der Beschreibung des ersten Beispiels werden wir das hier zutreffende Wort "Prallplatte" verwenden, in einem zweiten Beispiel und in den Ansprüchen das allgemeingültigere Wort "Anschlag") . Die Formkolben 2 laufen gasdicht in den zugehörigen Bohrungen 4 und können einzeln auf die Prallplatten 5 Stösse ausüben. Die Gasdichtheit zwischen dem Körper 3 und den Prallplatten 5 wird beispielsweise durch Dichtungen 6 bewirkt, diejenige zwischen dem Körper 3 und den Formkolben 2 beispielsweise durch Schmierung. An einer - hier der zweiten - Prallplatte 5.2 ist ein Nippel 7 (im Beispiel 2 und in den Ansprüchen "Schaft" 7 genannt) angebracht, der hier ein Gewinde trägt, und an dem ein hier nicht gezeichnetes Werk¬ zeug, beispielsweise eine Raspel, eine Säge oder ein Bohrer - meist mittels eines Schnellverschlusses oder eines Bohrfutters befestigbar ist, und auf welches die Stösse des Schlagelementes 1 übertragen werden. Es können aber auch andere Befestigungsarten für austauschbare Werkzeuge vorgesehen sein.
Die Formkolben 2 besitzen an vorgegebenen Stellen ihrer Mantel¬ flächen Einschnitte 8 in der Form von Einfräsungen oder Eindre- hungen, hier ringförmige Einschnitte 8 in der Form einer ersten Eindrehung 8.1 rechts und einer zweiten Eindrehung 8.2 links am ersten Formkolben 2.1 sowie einer dritten Eindrehung 8.3 rechts und einer vierten Eindrehung 8.4. links am zweiten Formkolben 2.2. Diese Einschnitte 8 können aber auch anders geformt sein, z.B. als in der Achsrichtung der Bohrungen 4 über kurze Stellen verlaufende Längsfräsungen. Dann müssen die Formkolben 2 bei¬ spielsweise einen Querschnitt haben, der gegen den Körper 3 unverdrehbar ist.
Ferner befindet sich jeweils zwischen dem ersten Formkolben 2.1 und der ersten Prallplatte 5.1 ein erster Endraum 9.1, dem ersten Formkolben 2.1 und der zweiten Prallplatte 5.2 ein zweiter Endraum 9.2, zwischen dem zweiten Formkolben 2.2 und der ersten Prallplatte 5.1 ein dritter Endraum 9.3 und dem zweiten Formkolben 2.2 und der zweiten Prallplatte 5.1 ein vierter Endraum 9.4. Die Formkolben 2 und/oder die Prallplatten 5 sind vorzugsweise so gestaltet, dass der Formkolben 2 nicht über seine gesamte Stirnfläche die Prallplatte 5 berühren kann, so dass auch während des Stosses eines Formkolbens 2 gegen eine Prallplatte 5 immer ein Endraum 9 bleibt.
ERSATZBLAπ(REGEL26) Die Übertragung des Stosses von den Formkolben 2.1 und 2.2 auf die Prallplatten 5.1 und 5.2 kann aber auch in anderer Weise erfolgen, so ist in der Fig. 8 ein Schlagelement gezeigt, bei dem die Übertragung der Stösse mittels vier Schlagbolzen 15.1 bis 15.4 geschieht. Die übrigen Teile entsprechen denen in den vorhergehenden Figuren, sie sind durch dieselben Beizeichen bezeichnet.
Die Einschnitte 8 und die Endräume 9 dienen zusammen mit den an den Aussenwänden der Bohrungen 4 mit DruckleitungsÖffnungen 11 beginnenden, hier an den Innenseiten der Prallplatten 5 endenden Druckleitungen 10, mit Druckzuleitungen 12 und einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmedium der Steuerung des Schlagelements l. Die Druckleitungen 10 können aber auch an den stirnseitigen Enden der Aussenwände der Bohrungen 4 enden. Das Schema der Arbeitsweise dieser Steuerung wird in der Fig. 5 mit den Unterfiguren 5A bis 5D gezeigt. In der Fig. 6 sind beispielhaft die Druckleitungsenden 11.l bis 11.8 und die Druckzuleitungen 12.1 bis 12.8 an den Mantelflächen der Bohrungen 4.1 und 4.2 angegeben. Diese sind in den Unterfiguren 5A bis 5D aus Platzgründen nicht gezeichnet, ihre Lagen können aber durch Betrachten der Fig. 5 und der Fig. 6 leicht erkannt werden. Ferner sind die Endräume 9, an die ein hoher Druck gelegt ist, schraffiert, die entlüfteten Endräume unschraffiert dargestellt.
ERSATZBLAπ(REGEL26) In der Fig. 5A liegen beide Formkolben 2.1 und 2.2 rechts an der Prallplatte 5.2 an. Der erste Endraum 9.1. auf der rechten Seite des ersten Formkolbens 2.1 ist über eine erste Druckleitung 10.1 mit dem Ort der dritten Eindrehung 8.3 am zweiten Formkolben 2.2 verbunden und endet dort an der fünften Druckleitungsoffnung 11.5. Die dritte Eindrehung 8.3 wird durch eine fünfte Druckzuleitung 12.5 entlüftet. Über die Druckleitung 10.1 wird damit auch der erste Endraum 9.1 entlüftet, es wirkt dort kein Druck auf den Formkolben 2.1.
Der zweite Endraum 9.2. auf der linken Seite des ersten Formkolbens 2.1 ist über eine zweite Druckleitung 10.2 mit dem Ort der vierten Eindrehung 8.4 am zweiten Formkolben 2.2. verbunden und endet dort an der siebeten Druckleitungsöffnung 11.7. Die vierte Eindrehung 8.4 wird über eine Druckzuleitung 12.7 auf hohen Druck (beispielsweise 6 Bar) gelegt. Über die Druckleitung 10.2 wird damit auch der zweite Endraum 9.2. auf hohen Druck gelegt. Ist der zweite Endraum 9.2 auf dem hohe Druck, der erste Endraum entlüftet, so wird der Formkolben 2.1 gegen die Prallplatte 5.1 gedrückt, er bewegt sich nicht.
Der dritte Endraum 9.3. auf der rechten Seite des zweiten Form¬ kolbens 2.2 ist über eine dritte Druckleitung 10.3 mit dem Ort der ersten Eindrehung 8.1 am ersten Formkolben 2.1 verbunden und endet dort an der ersten Druckleitungsöffnung 11.1. Die erste Eindrehung 8.1 wird durch eine erste Druckzuleitung 12.1 auf den hohen Druck gelegt. Über die dritte Druckleitung 10.3 wird damit auch der dritte Endraum 9.3 auf den hohen Druck gelegt.
Der vierte Endraum 9.4. auf der linken Seite des zweiten Formkolbens 2.2 ist über eine vierte Druckleitung 10.4 mit dem Ort der zweiten Eindrehung 8.2 am ersten Formkolben 2.1 verbunden und endet dort an der dritten Druckleitungsöffnung 11.3. Die zweite Eindrehung 8.2 wird durch eine dritte Druckzuleitung 12.3 entlüftet. Über die Druckleitung 10.4 wird damit auch der vierte Endraum 9.4 entlüf et.
Ist der dritte Endraum 9.3 auf dem hohen Druck, der vierte Endraum 9.4 entlüftet, so wird der zweite Formkolben 2.2, wie durch den in ihm gezeichneten Pfeil angedeutet, nach links ver¬ schoben. Die Eindrehungen 8 sind so bemessen, dass die zugehörige Druckleitungsöffnung 11 und die Druckzuleitung 12 beispielsweise in Richtung des Umfangs nebeneinander gerade Platz haben. Die den zweiten Formkolben 2.2 verschiebende Druckdifferenz wird durch diese Anordnung so lange aufrecht erhalten, bis der Formkolben 2.2 auf die Prallplatte 5.2 aufläuft. Damit ist die Stellung der Fig. 5B erreicht.
In der Fig. 5B ist der erste Endraum 9.1. am ersten Formkolben 2.1 über eine fünfte Druckleitung 10.5 mit dem jetzt geänderten Ort der dritten Eindrehung 8.3 am zweiten Formkolben 2.2 verbunden und endet dort an der sechsten Druckleitungsöffnung 11.6. Die dritte Eindrehung 8.3 wird durch eine sechste Druckzuleitung 12.6 auf den hohen Druck gelegt. Über die fünfte Druckleitung 10.5 wird damit auch der erste Endraum 9.1 auf den hohen Druck gelegt.
Der zweite Endraum 9.2. am ersten Formkolbens 2.1 ist über eine sechste Druckleitung 10.6 mit dem jetzt geänderten Ort der vierten Eindrehung 8.4 am zweiten Formkolben 2.2. verbunden und endet dort an der achten Druckleitungsöffnung 11.8. Die vierte Eindrehung 8.4 wird durch eine Druckzuleitung 12.8 entlüftet. Über die sechste Druckleitung 10.6 wird damit auch der zweite Endraum 9.2. entlüftet.
Ist der erste Endraum 9.1 unter hohem Druck, der zweite Endraum 9.2 entlüftet, so wird der Formkolben 2.1 gegen die Prallplatte 5.2 bewegt und läuft auf die Prallplatte 5.2 auf. Der Formkolben 2.2 bewegt sich während dieser Zeit nicht. Damit ist die Stellung der Fig. 5C erreicht.
In der Fig. 5C ist der dritte Endraum 9.3. am zweiten Formkolben 2.2 über eine siebte Druckleitung 10.7 mit dem jetzt geänderten Ort der ersten Eindrehung 8.1 am ersten Formkolben 2.1 verbunden und endet dort an der zweiten Druckleitungsöffnung 11.2. Die erste Eindrehung 8.1 wird durch eine zweite Druckzuleitung 12.2 entlüftet. Über die siebte Druckleitung 10.7 wird damit auch der dritte Endraum 9.3 entlü tet. Der vierte Endraum 9.4. am zweiten Formkolbens 2.2 ist über eine achte Druckleitung 10.8 mit dem jetzt geänderten Ort der zweiten Eindrehung 8.2 am ersten Formkolben 2.1. verbunden und endet dort an der vierten Druckleitungsöffnung 11.4. Die zweite Eindrehung 8.2 wird durch eine Druckzuleitung 12.4 auf hohen Druck gelegt. Über die vierte Druckleitung 10.4 wird damit auch der vierte Endraum 9.4. auf hohen Druck gesetzt.
Ist der vierte Endraum 9.4 auf hohem Druck, der dritte Endraum 9.3 entlüftet, so wird der Formkolben 2.2 gegen die Prallplatte 5.1 bewegt und läuft auf diese auf. Der Formkolben 2.1 bewegt sich während dieser Zeit nicht. Damit ist die Stellung der Fig. 5D erreicht.
In der Fig. 5D ist der erste Endraum 9.1. am ersten Formkolben 2.1 über eine erste Druckleitung 10.1 mit dem jetzt geänderten Ort der dritten Eindrehung 8.3 am zweiten Formkolben 2.2 verbunden und endet dort an der fünften Druckleitungsöffnung 11.5. Die dritte Eindrehung 8.3 wird durch eine fünfte Druckzuleitung 12.5 entlüftet. Über die erste Druckleitung 10.1 wird damit auch der erste Endraum 9.1 entlüftet.
Der zweite Endraum 9.2 am ersten Formkolbens 2.1 ist über eine zweite Druckleitung 10.2 mit dem jetzt geänderten Ort der vierten Eindrehung 8.4 am zweiten Formkolben 2.2. verbunden und endet dort an der siebten Druckleitungsöffnung 11.7. Die vierte Eindrehung 8.4 wird durch eine siebente Druckzuleitung 12.7 auf hohen Druck gelegt. Über die zweite Druckleitung 10.2 wird damit auch der zweite Endraum 9.2. auf hohen Druck gelegt.
Ist der zweite Endraum 9.2 auf hohem Druck, der erste Endraum 9.3 entlüftet, so wird der erste Formkolben 2.1 gegen die Prallplatte 5.1 bewegt und läuft auf diese auf. Der Formkolben 2.2 bewegt sich während dieser Zeit nicht. Damit ist erneut die Stellung der Fig. 5A erreicht.
Der Zyklus Fig. 5A nach Fig. 5D und wieder zurück zu Fig. 5A wird so lange fortgesetzt, bis die Zuleitung des hohen Druckes unterbrochen wird. Während dieser gesamten Zeit werden ständig auf die Prallplatte 5.1 Doppelstösse verabreicht, die auf das mit ihr verbundene Werkzeug übertragen werden, auf die jeweils ein doppelter Lockerungsstoss gegen die Prallplatte 5.2 folgt.
An Hand dieses Beispiels soll das Wesentliche eines erfindungsgemässen Schlagelementes besprochen werden, das eine höhere Zahl als zwei Formkolben 2 aufweist. Ein solches Schlagelement besteht aus einem Körper 3 mit mehreren parallelen Durchbohrungen 4, die durch am Körper 3 befestigte Prallplatten 5.i abgeschlossen sind. In jeder dieser Bohrungen 4 läuft druckdicht je ein Formkolben 2. Zwischen den Stirnseiten der Formkolben 2 und der zugehörigen Prallplatten 5 liegt dauernd je ein veränderlicher Endraum 9. Die Formkolben 2 dienen abwechselnd zur Erzeugung von Stössen und zur Steuerung des Schlagelements 1. Die Formkolben 2 besitzen in ihrer Länge an vorgegebenen Stellen Einschnitte 8 in der Form von Einfräsungen oder Eindrehungen, so dass an diesen Stellen ein freier Raum zwischen dem Formkolben 2 und der Wand der zugehörigen Bohrung 4 entsteht.
An vorgegebenen Stellen der Wand der Bohrungen 4.i mündet - nahe benachbart - je eine zu einem Endraum 9 führende Druckleitung 10 und eine Druckzuleitung 12 ein. Die Einschnitte 8 der Formkolben 2 verbinden in vorgegebenen Stellen je eine Druckleitung 10 mit einer Druckzuleitung 12, so dass der zugehörige Endraum 9 auf den Druck der Druckzuleitung 12 legbar ist. An einem Formkolben 2 ist stets eine Endraum 9.i entlüftet, der andere Endraum 9.k auf hohen Druck gelegt.
Ein Formkolben 2.i wird durch hohen Druck in dem zugehörigen einem Endraum 9.k so lange gegen den entlüfteten anderen Endraum 9,i verschoben, bis die Stirnseite des Formkolbens 2,i am entlüfteten Endraum 9.i gegen die Prallplatte 5.i stösst. Dazu sind die Stirnflächen der Formkolben 2 kleiner als ihr übriger Querschnitt, so dass dauernd ein offener Endraum 9 vorhanden ist. Durch das Anstossen des einen Formkolbens 2.i an die zugehörige Prallplatte 5.i werden die Einschnitte 8 dieses Formkolbens 2.i in diejenigen Stellungen gebracht, in denen sie je eine Druckleitung 10.i mit je einer Druckzuleitung 12.i verbinden. So ist der zugehörige Endraum 9.1 des anderen Formkolbens 2.1 auf den Druck der Druckzuleitung 12.i legbar. Wird beispielsweise am andere Formkolben 2.1 der erste Endraum 9.m auf hohen Druck gelegt und der zweite Endraum 9.1 entlüftet, so wird nunmehr der andere Formkolben 2.1 gegen den jetzt entlüfteten Endraum 9.1 verschoben. Es entsteht so ein Bewegungszyklus, der so lange weitergeht, wie hoher Druck am Schlagelement 1 liegt.
Ein Schlagelement 1 mit mehreren Formkolben 2.i kann nach demselben Grundprinzip aufgebaut werden wie eines mit zwei Formkolben 2. Man kann dabei zwei Formkolben 2.1 und 2.2 zur Steuerung verwenden und die übrigen Formkolben 2.i und 2.k je zur Hälfte parallel zu jeweils den beiden Steuerkolben 2.1 und 2.2 laufen lassen. Die Zahl der Einschnitte 8 an den Formkolben bleibt dabei gleich. Die Zahl der Druckleitungen 10 nimmt proportional zur Zahl der Formkolben 2 zu. Man führt mit einer solchen Anordnung gleichviele Stösse in der Zeiteinheit wie bei dem Schlagelement 1 mit zwei Formkolben 2.1 und 2.2 durch, die Stossenergie erhöht sich proportional zur Zahl der Formkolben 2. Diese Anordnung empfiehlt sich, wenn man die Stösse auf eine grössere Fläche gleichmässig übertragen will.
In der Fig. 7, die aus den Figuren 7A bis 7C besteht, wird ein Teil eines Schlagelements 1 gezeigt, bei dem die Stossenergie des entgegen der Richtung zum Werkzeug wirkenden "lockernden" Stosses reduzierbar ist. Dies ist in vielen Fällen erwünscht. Es wird dabei das Ende einer Bohrung 4 in dem Körper 3 , der zur Bohrung 4 gehörende Formkolben 2, die Prallplatte 5 und der Endraum 9 gezeigt. Die Prallplatte 5 liegt entgegengesetzt zu derjenigen, die mit dem Werkzeug verbunden ist. In der Fig. 7 ist seitenverkehrt eine analoge Situation wie auf der rechten Seite der Fig. 5A, Formkolben 2.2 dargestellt, die dort gebrauchten Bezugszeichen werde daher übernommen.
In der Fig. 7.A befindet sich der Formkolben 2.2 in einer End¬ stellung in der grössten Entfernung von der Formplatte 5.2. Als Einschnitte 8 sind in dieser Ausführungsform keine ringförmige Eindrehungen, sondern es werden kurze, axial verlaufende Ein- fräsungen verwendet. Die Einfräsung 8.4 versorgt über die Druckleitung 10.2 den anderen, nicht gezeichneten Formkolben 2.1 mit Druckmedium, der Endraum 9.4 ist über die Druckleitung 10.4 entlüftet.
Es soll nun erreicht werden, dass bei der Bewegung des zweiten Formkolbens 2.2 gegen die zweite Formplatte 5.2 gegen das Ende der Bewegung kurze Zeit hoher Druck an den vierten Endraum 9.4 gelegt wird, der den Formkolben 2.2 abbremst. Danach wird erneut der Endraum 9.4 entlüftet, worauf der Formkolben 2.2. mit nur geringer Geschwindigkeit auf die Formplatte 5.2 stösst.
Dazu wird beispielsweise die - vom nicht gezeichneten Einschnitt 8.2 am Formkolben 2.1 ausgehende - vierte Druckleitung 10.4 deutlich vor dem rechten Ende der Bohrung 4.2 in diese eingeführt. Im Kopf des Formkolbens befindet sich kurz vor seinem rechten Ende eine zusätzliche n-te Einfräsung 8.n, die über eine kurze Leitung 13 in den Endraum 9.4 mündet. Dadurch entsteht ein Steg am Formkolben 2.2, der in der Fig. 7B gegen Ende der Bewegung - diese ist durch einen Pfeil angedeutet - des Formkolbens 2.2 die Druckleitung 10.4 verschliesst und somit kurze Zeit das Entlüften des Endraumes 9.4 verhindert. Während derselben Zeit läuft eine zusätzliche o-te Einfräsung 8.o weiter rechts am Formkolben 2.2 an einer hohen Druck führenden zusätzlichen Druckzuführung 12.o vorbei, diese ist durch die Einfräsung 8.o über eine lange Leitung 14 mit dem Endraum 9.4 verbunden. Dies legt den Endraum 9.4 während der Zeit des Vorbeilaufs auf einen hohen Druck und bremst den Formkolben 2.2 ab.
Wie in der Fig. 7C gezeigt, gelangt die n-te Einfräsung 8.n, kurz bevor der Formkolben 2.2 die Prallplatte 5.2 erreicht, in den Bereich der Druckleitung 10.4 und entlüftet wieder den Endraum 9.4 über die kurze Leitung 13. Die o-te Einfräsung 8.o des Formkolbens 2.2 ist dann an der zusätzlichen Druckzuführung 12.o vorbeigelaufen und der Formkolben 2.2 verschliesst diese wieder, so dass kein hoher Druck über die lange Leitung 14 zum Endraum 9.4 gelangt. Der Endraum 9.4 wird erneut entlüftet, der Formkolben 2.2 wieder ein wenig beschleunigt und er stösst mit sehr geringer Stossenergie auf die Prallplatte 5.2. Somit wird die Energie des "lockernden" Stosses deutlich reduziert.
Nimmt man den hohen Druck an der zusätzlichen Druckzuführung 12.o weg, so wird der Formkolben nicht abgebremst und führt "lockernde" Stösse mit voller Energie aus.
ERSATZBLAπ(REGEL26) Es empfiehlt sich, den Druck an der zusätzlichen Druckzuführung 12.o durch ein Reduzierventil auf die gewünschte Verzögerung des Formkolbens 2.2 einstellbar zu machen.
Will man auf beiden Seiten des Schlagelements 1 die Stösse als "harte Stösse" und "lockernde Stösse" einstellbar machen, muss man die Formkolben 2 und den Körper 3 an beiden Seiten mit den eben beschriebenen Einrichtungen versehen.
Ein zweites Beispiel für das Schema eines erfindungsgemässen Schlagelements 1 zeigt die Fig. 9. Bei diesem geht ein Schaft 7, an dem ein Werkzeug befestigt ist, axial durch die ganze erste Bohrung 4.1 hindurch. Ein erste Formkolben 2.1 erstreckt sich als Ringkolben axial zu dem Schaft 7 und dichtet beispielsweise durch Schmierung sowohl über seine ganze Länge gegen die Innenwand der Bohrung 4.1 als auch an seinen beiden Stirnplatten 17.1 und 17.2 gegen den Schaft 7. Der erste Formkolben 2.1 kann sich somit gegen den Schaft 7 und einen am Schaft 7 angebrachten Ringwulst 16 in seinem Inneren frei axial bewegen. Die Flächen beider Anschläge 5.1 und 5.2 liegen beidseitig auf dem Ringwulst 16. Gegen diese Anschläge 5.1 und 5.2 können die Innenseiten der Stirnplatten 17.1 und 17.2 des Formkolbens 2.1 schlagen. Der erste Formkolben 2.1 besitzt einen einzigen ersten Einschnitt 8.1, der als breite Eindrehung über die Mantelseite seiner Mittelpartie ausgeführt ist. An beiden Enden des ersten Formkolbens 2.1 befinden sich in der ersten Bohrung 4.1 nach aussen verschlossene erste und zweite Endräume 9.1 und 9.2. Diese Endräume 9.1 und 9.2 verschwinden auch dann nicht, wenn der erste Formkolben 2.1 eine seiner Endstellungen einnimmt.
In einer zweiten Bohrung 4.2 befindet sich ein wie im ersten Beispiel gestalteter Formkolben 2, er besitzt zwei Einschnitte 8.2 und 8.3 und läuft abwechselnd gegen die Anschläge 5.3 und 5.4 in der zweiten Bohrung 4.2. Auf der Innenseite der Anschläge 5.3 und 5.4 befindet sich jeweils ein Endraum 9.3 und 9.4. Diese verschwinden auch dann nicht, wenn der zweite Formkolben 2.2 an einem der Anschläge 5.3 oder 5.4 ansteht.
Die erste Druckzuleitung 12.1 führt das Druckmedium zum Ein¬ schnitt 8.2 am zweiten Formkolben 2.2, wenn dieser am rechten Anschlag 5.3 ansteht und leitet es über die erste Druckleitung 10.1 zu dem ersten Endraum 9.1 am ersten Formkolben 2.1 weiter. Die zweite Druckzuleitung 12.2 führt das Druckmedium zum dritten Einschnitt 8.3, wenn der zweite Formkolben 2.2 am linken Anschlag 5.4 in der zweiten Bohrung 2.2 ansteht und leitet es über die zweit Druckleitung 10.2 weiter zum ersten Endraum 9.1 am ersten Formkolben 2.1 weiter. Steht der zweite Formkolben 2.2 in einer anderen Stellung, so sind diese Leitungen gesperrt.
Die dritte Druckleitung 10.3 verbindet den dritten Endraum 9.3 am zweiten Formkolben 2.2 mit dem ersten Endraum 9.1 am ersten Formkolben 2.1, wenn die Kante 18.1 an der rechte Stirnplatte 17.1 des ersten Formkolbens 2.1 sich links von der Mündung der
ERSATZBLAπ(REGEL26) dritten Druckleitung 10.3 in der ersten Bohrung 4.1 befindet . Sie verbindet den dritten Endraum 9.3 mit dem ersten Einschnitt 8.1 am ersten Formkolben 2.1. und leitet dann das Druckmedium über die dritte Druckzuleitung 12.3. ab. Diese Leitungen sind in allen anderen Stellungen der Formkolben 2.1 und 2.2 ge¬ sperrt.
Die Druckleitung 10.4 verbindet den Endraum 9.4 am zweiten Formkolben 2.2 mit dem Endraum 9.2 am ersten Formkolben 2.1, wenn die Kante 18.2 an der rechten Stirnplatte 17.2 des ersten Formkolbens 2.1 sich rechts von der Mündung der Druckleitung 10.4 in die Bohrung 4.1 befindet. Sie verbindet den Endraum 9.4 mit dem Einschnitt 8.1 am ersten Formkolben 2.1. und leitet dann das Druckmedium über die Druckzuleitung 12.3 ab. Diese Leitungen sind bei allen anderen Stellungen der Formkolben 2.1 und 2.2. gesperrt.
Die fünfte Druckleitung 10.5 verbindet den ersten Endraum 9.1 des ersten Formkolbens 2.1 über den zweiten Einschnitt 8.2 des zweiten Formkolbens 2.2 mit der vierten Druckzuleitung 12.4, wenn sich der zweite Formkolben 2.2 in seiner linken Endstellung befindet. Die sechste Druckleitung 10.6 verbindet den Endraum 9.2 des zweiten Formkolbens 2.1 über den dritten Einschnitt 8.3 mit der fünften Druckzuleitung 12.5, wenn sich der zweite Formkolben 2.2 in seiner rechten Endstellung befindet. In allen anderen Stellungen des Formkolbens 2.2 sind diese Leitungen gesperrt. Wir betrachten die Arbeitsweise des Schlagelementes 1 nach dem zweiten Beispiel. Beide Formkolben 2.1 und 2.2 befinden sich anfänglich auf der rechten Seite, sämtliche Endräume seien druckfrei. Das Druckmedium wird auf die Druckzuleitungen 12.1 und 12.2 zugeschaltet, die Druckleitungen 12.3 , 12.4 und 12.5 dienen der Abführung des Druckes.
Über die erste Druckzuleitung 12.1 wird das Druckmedium über den zweiten Einschnitt 8.2 im zweiten Formkolben 2.2 und die erste Druckleitung 10.1 zum rechten ersten Endraum 9.1 des ersten Formkolbens 2.1 geführt, baut dort einen Druck auf und bewegt den ersten Formkolben 2.1 nach links. Das im zweiten Endraum 9.2 befindliche Druckmedium wird durch die sechste Druckleitung 10.6, den dritten Einschnitt 8.3 und die fünfte Druckzuleitung 12.5 abgeführt. Die zweite Druckzuleitung 12.2 wird durch den zweiten Formkolben 2.2 gesperrt, so lange sich dieser in seiner rechten Stellung befindet. Kurz bevor der erste Formkolben 2.1 mit dem Inneren seiner rechten Stirnplatte 17.1 auf den am Ringwulst 16 befindlichen rechten Anschlag 5.1 schlägt, läuft die rechte Kante 18.1 des ersten Formkolbens 2.1 über die Mündung der dritten Druckleitung 10.3 hinweg und öffnet diese, der dritte Endraum 9.3 des zweiten Formkolbens 2.2 wird dadurch auf Druck gelegt und schiebt den zweiten Formkolben 2.2 nach links. Vom selben Zeitpunkt an beginnt der erste Einschnitt 8.1 am ersten Formkolben 2.1 über die vierte Druckleitung 10.4 zu laufen und öffnet diese, so dass der durch diese Verschiebung sich aufbauende Druck im vierten Endraum 9.4 des Formkolbens 2.2 über die dritte
ERSATZBLAπ(REGEL26) Druckzuleitung 12.3 abgebaut wird. Indessen stösst der erste Formkolben 2.1 mit dem Inneren der rechten Stirnplatte 17.1 auf den Anschlag 5.1 auf dem Ringwulst 16 und der Stoss wird über den Schaft 7 auf das Werkzeug übertragen.
Nach dem Stoss stehen beide Formkolben 2.1. und 2.2 in ihrer linken Endstellung. Nun wird über die zweite Druckzuleitung 12.2 das Druckmedium über den zweiten Einschnitt 8.2 im zweiten Formkolben 2.2 und die zweite Druckleitung 10.2 zum linken, zweiten Endraum 9.2 des ersten Formkolbens 2.1 geführt, baut dort einen Druck auf und bewegt den ersten Formkolben 2.1 nach rechts. Das im ersten Endraum 9.1 befindliche Druckmedium wird durch die fünfte Druckleitung 10.5, den zweiten Einschnitt 8.2 und die vierte Druckzuleitung 12.4 abgeführt. Die erste Druckzuleitung 12.1 wird durch den zweiten Formkolben 2.2 gesperrt, so lange sich dieser in seiner linken Stellung befindet. Kurz bevor der erste Formkolben 2.1 mit dem Inneren seiner linken Stirnplatte 17.2 auf den am Ringwulst 16 befindlichen linken zweiten Anschlag 5.2 schlägt, läuft die Kante 18.2 des ersten Formkolbens 2.1 über die Mündung der vierten Druckleitung 10.4 hinweg und öffnet diese, der vierte Endraum 9.4 des zweiten Formkolbens 2.2 wird dadurch auf Druck gelegt und schiebt den zweiten Formkolben 2.2 nach rechts. Vom selben Zeitpunkt an beginnt der erste Einschnitt 8.1 am ersten Formkolben 2.1 über die dritte Druckleitung 10.3 zu laufen und öffnet diese, so dass der durch diese Verschiebung sich aufbauende Druck im dritten Endraum 9.3 des Formkolbens 2.2 über die dritte Druckzuleitung 12.3 abgebaut wird. Indessen stösst der erste Formkolben 2.1 mit dem Inneren der linken Stirnplatte 17.2 auf den linken zweiten Anschlag 5.2 auf dem Ringwulst 16 und der Stoss wird über den Schaft 7 auf das Werkzeug übertragen.
Sollen die Stösse des zweiten Formkolbens ebenfalls auf das Werkzeug übertragen werden, so muss ein geeignetes Gestänge diese Stösse von den Anschlägen 5.3 und/oder 5.4 auf den Schaft 7 oder das Werkzeug übertragen. Mit solchen Vorrichtungen kann man in einfacher Weise Doppelstosse in der Form eines kräftigen Stosses und - je nach Dimensionierung der Abmessungen des Schlagwerkzeuges - kurz bevor oder darnach ein schwächerer Stoss, erzeugen.
Für das Herabsetzen der Energie der Stösse in der einen Richtung sowie für die Einstellung der Stossenergie können dieselben Mittel angewendet werden wie im ersten Beispiel beschrieben.
Für das erfindungsgemasse Schlagelement 1 kann als Druckmedium entweder Pressluft, ein anderes Gas oder eine Flüssigkeit verwendet werden.
Es ist vorteilhaft, die Formkolben 2 aus schwerem Material, beispielsweise Schwermetall, auszuführen. Vorteilhafterweise müssen die Prallplatten 5 aus zähem Material mit hoher
ERSATZBLAπ(REGEL26) Festigkeit ausgeführt werden, die Anschläge 5 vergütet sein. Für die übrigen Teile kann man auch Leichtmetall oder hochfesten Kunststoff verwenden.
Will man das erfindungsgemasse Schlagelement 1 beim Antrieb von Drehwerkzeugen verwenden, so soll man es mit seiner Achse mög¬ lichst in der Achse des Drehwerkzeuges aufbauen. Die Zuleitung des hohen Druckes in das Schlagelement 1 muss axial über eine drehbare Druckkupplung erfolgen. Der Antrieb des Drehwerkzeuges Kann von der Seite her erfolgen, wobei an der Kupplungsstelle zwischen dem Werkzeugträger und dem Getriebe Bauelemente, bei¬ spielsweise Zahnräder, verwendet werden müssen, die gegen axiale Stösse unempfindlich sind.
Das erfindungsgemasse Schlagelement 1 besitzt mehrere Formkolben 2, die bei vergleichbaren Abmessungen grössere Massen aufweisen als Schlagelemente nach dem Stand der Technik. Da der Druck in den Endräumen 9 nicht während der Bewegung auf- oder abgebaut wird, sondern bei jedem Phasenende sofort geändert wird, ist die Schlagfolge häufiger, was im Beispiel l noch dadurch unterstützt wird, dass während eines vollständigen Arbeitstaktes mindestens zwei Arbeitsstösse erfolgen. Es liefert somit in der Zeiteinheit eine grössere Stossenergie.
Das Schlagelement wird in der Chirurgie, aber auch im Apparatebau angewendet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schlagelement, in dem mechanische Stösse durch das Aufprallen von Formkolben (2) auf mittels vorwiegend senkrecht zu den Formkolben (2) stehenden Anschläge (5) erzeugt werden, diese Stösse auf ein von diesen Anschlägen (5) mit einem Schaft (7) verbundenen Werkzeug übertragen werden und das Schlagelement (1) durch die Zuführung eines unter Druck ste¬ henden Mediums betätigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Schlagelement (1) einen Körper (3) mit mehreren Bohrungen (4.i) aufweist, in jeder dieser Bohrungen (4.i) druckdicht je ein Formkolben (2.i) läuft, an jeweils beiden Stirnseiten der Formkolben (2.i) die Bohrungen (4.i) einen frei bleibenden Endraum (9.i) besitzen, die Formkolben (2.i) zur Steuerung des Schlagelements (1) dienen und mindestens einer der Formkolben (2.1) jeweils die mechanischen Stösse abgibt.
2. Schlagelement nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkolben (2.i) in ihrer Länge an vorgegebenen Stellen Einschnitte (8.i) in der Form von Einfräsungen oder Eindrehungen besitzen, so dass an diesen Stellen ein freier Raum zwischen dem Formkolben (2.i) und der Wand der zugehörigen Bohrung (4.i) entsteht.
ERSATZBLAπ(REGEL26)
3. Schlagelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an vorgegebenen Stellen an der Wand der Bohrungen (4.i) Druckleitungen (10.i), die zwischen den Bohrungen verlaufen, und/oder Druckzuleitungen (12.i), die zur Zuführung oder Ableitung von Druck dienen, münden, und die Druckleitung (10.i) eine Bohrung (4.i) mit einer anderen Bohrung (4.k) verbinden.
4. Schlagelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (8.i) der Formkolben (2.i) in vorgegebenen Stellungen je eine an der Bohrung (4) endende Druckleitung (lO.i) mit je einer ebenfalls dort endenden Druckzuleitung (12.i) verbinden, so dass der Endraum (9.k) mindestens eines anderen Formkolbens (2.k) an dem anderen Ende der Druckleitung (lO.i) auf den Druck der Druckzuleitung (12.i) legbar ist, wobei der Endraum (9.k) entweder auf einen hohen Druck gelegt oder entlüftet wird.
5. Schlagelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei seinem Betrieb an den Formkolben (2) stets der eine Endraum (9.i) entlüftet, der andere Endraum (9.k) auf hohen Druck gelegt ist.
6. Schlagelement nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, dass ein Formkolben (2) durch hohen Druck in dem einem Endraum (9.i) so lange gegen den entlüfteten anderen Endraum (9.k) verschoben wird, bis der Formkolben (2) in Richtung auf den zu entlüfteten Endraum (9.k) gegen den betreffenden Anschlag (5) stösst.
7. Schlagelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anstossen eines Formkolbens (2.i) an einen Anschlag (5) Einschnitte (8.i) dieses Formkolbens (2.i) ihre Stellungen so ändern, dass sie nun Druckleitungen (10.k) zu einen anderen Formkolben (2.k) so mit je einer Druckzuleitungen (12.K) verbinden, dass bei diesem anderen Formkolben (2.k) der bisher entlüftete Endraum (9.k) auf hohen Druck gelegt, der bisher auf hohen Druck gelegte Endraum (9.1) entlüftet wird.
8. Schlagelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (5.i) als Prallplatten ausgebildet sind, welche jeweils einseitig die Bohrungen (4.i) gegen aussen abschliessen.
9. Schlagelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine dieser Prallplatten (5.i) das Werkzeug mittels eines als Nippel ausgeführten Schafts (7) trägt.
10. Schlagelement nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erster Formkolben (2.1) ringförmig ist, der das Werkzeug tragende Schaft (7) innerhalb der ersten Bohrung (4.1) und des ersten Formkolbens (2.1) durch den ganzen Körper (3) des Schlagelementes (1) hindurchgeht und der erste Formkolben (2.1) je nach seiner Bewegungsrichtung auf Anschläge (5.i) auf beiden Seiten eines Ringwulstes (15) auf den Schaft (7) stösst.
11. Schlagelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkolben (2.1) durch einen anderen Formkolben (2.2) gesteuert wird, der auf Anschläge (5) in der Form von Prallplatten wirkt.
12. Schlagelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gestänge vorhanden ist, das zusätzlich die Stösse des Formkolbens (2.2) auf das Werkzeug übertragen werden.
13. Schlagelement nach einem der Ansprüche 7 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stossenergie des in der einen Richtung wirkenden Stosses dadurch reduzierbar ist, dass bei der Bewegung des Formkolbens (2) gegen den in dieser Richtung liegenden Anschlag (5) gegen das Ende der Bewegung kurze Zeit hoher Druck an den zugehörigen Endraum (9) legbar ist, der den Formkolben (2) abbremst, danach erneut der Endraum (9) entlüftet wird, worauf der Formkolben (2) mit nur geringer Geschwindigkeit auf die Prallplatte (5) stösst.
14. Schlagelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die den Endraum (9) entlüftende Druckleitung (10) deutlich vor dem Ende der Bohrung (4) in diese eingeführt ist, kurz vor der Stirnseite des Formkolbens (2) sich ein zusätzlicher n-ter Einschnitt (8.n) im Formkolben (2) befindet, der über eine kurze Leitung (13) in den Endraum (9) mündet, ein zusätzlicher o-ter Einschnitt (8.o) sich am Formkolben (2) weiter von der Stirnseite des Formkolbens (2) entfernt befindet, der durch eine lange Leitung (14) mit dem Endraum (9) verbunden ist, und eine zusätzlichen Druckzuführung (12.o) sich an der Wand der Bohrung (4) befindet, die weiter vom Ende der Bohrung (4) entfernt ist als das Ende der Druckleitung (10) .
15. Schlagelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bewegung des Formkolbens (2) in Richtung gegen den Anschlag (5) die entlüftende Druckleitung (10) durch den Steg an der Mantelfläche des Formkolbens (2) zwischen dem n-ten Einschnitt (8.n) und der Stirnseite des Formkolbens (2) verschlossen wird, so dass der Endraum (9) dann nicht entlüftbar ist, und der o-te Einschnitt (8.o) gleichzeitig über der zusätzlichen Druckzuführung (12.o) zu liegen kommt, so dass über die lange Leitung (14) der Endraum (9) an den hohen Druck gelegt wird und so der Formkolben (2) abgebremst wird.
16. Schlagelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass kurz vor dem Stoss des Formkolbens (2) gegen die Prallplatte (5) der n-te Einschnitt (8.n) des Formkolbens unter die entlüftende Druckleitung (10) zu liegen kommt, der o-te Einschnitt (8.o) jedoch durch den Formkolben wieder verschlossen wird, so dass der Endraum (9) wieder entlüftet wird, so dass der Formkolben (2) mit einer geringen Geschwindigkeit und daher niedrigen Energie gegen die Prallplatte (5) stösst.
ERSATZBLAπ(REGEL26)
17. Schlagelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkolben (2) nicht abgebremst wird, wenn der hohe Druck an der Druckzuführung (12.o) weggenommen wird.
18. Schlagelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck an der zusätzlichen Druckzuführung (12.o) durch ein Reduzierventil auf die gewünschte Verzögerung des Formkolbens einstellbar ist.
19. Schlagelement nach einem der Ansprüche l - 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmedium Pressluft oder ein anderes Gas verwendet wird.
20. Schlagelement nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckmedium eine Flüssigkeit verwendet wird.
21. Schlagelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkolben (2) Stirnflächen kleiner als der Querschnitt des Formkolbens (2) besitzen, so dass auch nach dem Anstossen des Formkolbens (2) an dem Anschlag (5) dauernd ein Endraum (9) bleibt.
22. Schlagelement nach einem der Ansprüche 1 - 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des Stosses von den Formkolben (2) auf den Anschlag (5) durch Schlagbolzen (15) vermittelt wird.
23. Schlagelement nach einem der Ansprüche 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Formkolben (2) aus schwerem, elastischem Metall, vornehmlich aus Schwermetall hergestellt ist.
24. Schlagelement nach einem der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (5) aus Metall mit hoher Festigkeit hergestellt, mit Hartmetall beschichtet oder vergütet sind.
25. Schlagelement nach einem der Ansprüche l - 24, dadurch gekennzeichnet, dass ausser dem Formkolben (2) und den Anschlägen (5) die übrigen Teile aus leichtem festen Material, beispielsweise Leichtmetall oder hochfestem Kunststoff, hergestellt sind.
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