EP0778110A2 - Verfahren zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines fluidbetriebenen Schlagwerks und zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Schlagwerk - Google Patents

Verfahren zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines fluidbetriebenen Schlagwerks und zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Schlagwerk Download PDF

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EP0778110A2
EP0778110A2 EP96119281A EP96119281A EP0778110A2 EP 0778110 A2 EP0778110 A2 EP 0778110A2 EP 96119281 A EP96119281 A EP 96119281A EP 96119281 A EP96119281 A EP 96119281A EP 0778110 A2 EP0778110 A2 EP 0778110A2
Authority
EP
European Patent Office
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line
control
pressure
piston
time
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96119281A
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English (en)
French (fr)
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EP0778110A3 (de
Inventor
Heinz-Jürgen Dr.-Ing. Prokop
Karlheinz Fritz
Marcus Dr.-Ing. Geimer
Martin Schareina
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.)
Construction Tools GmbH
Original Assignee
Krupp Bautechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krupp Bautechnik GmbH filed Critical Krupp Bautechnik GmbH
Publication of EP0778110A2 publication Critical patent/EP0778110A2/de
Publication of EP0778110A3 publication Critical patent/EP0778110A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • B25D9/26—Control devices for adjusting the stroke of the piston or the force or frequency of impact thereof
    • 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
    • B25D9/145—Control devices for the reciprocating piston for hydraulically actuated hammers having an accumulator

Definitions

  • the invention relates to a method for influencing the operating behavior of a percussion mechanism with a percussion piston, which alternately executes a working stroke in the direction of impact and a return stroke when acted upon by a fluid drive means under the influence of a control, a trigger signal being generated during the working stroke depending on the stroke of the percussion piston at an initial time T1 is, which initiates the switchover of the control to the return stroke position, and wherein the control reaches the return stroke position with an almost constant time delay ⁇ t1 for all stroke cycles at an end time T2 which is after completion of the working stroke.
  • the invention further relates to a fluid-operated percussion mechanism suitable for carrying out the method, with a percussion piston movable in a working cylinder and striking a tool, and a control with a control slide movable in a control valve, the percussion piston having two piston surfaces of different sizes, one of which the smaller piston area acting in the direction of the return stroke is constantly connected to a pressure line under working pressure and the larger piston area acting in the direction of the working stroke is alternately connected to the pressure line and a pressure-free return line via the control valve, and the control slide being two different sizes, in relation to one another opposite direction of movement has effective slide surfaces, the smaller, in the direction of the return stroke position of the Control spool on this acting slide surface constantly with the pressure line and its larger slide surface as a control surface by means of a control line via a circumferential groove arranged between the piston surfaces is only temporarily and alternately connected to the pressure or the return line.
  • a method and a fluid-operated hammer mechanism of the type mentioned at the outset are known from the document DE-C2-34 43 542.
  • a special holding or change-over valve which is built into the control line that interacts with the control and is alternately connected to the return line, it should be ensured that this reflected energy is reflected even when the impact energy is reflected by the tool on the percussion piston is recovered hydraulically, whereby an increase in the number of percussion pistons is achieved.
  • Fluid-powered striking mechanisms such as hydraulic hammers in particular, are used for material crushing (rock or concrete crushing). This comminution is achieved in that the kinetic energy of a percussion piston is introduced into the material to be processed by impacting it on a tool, via the tool tip, and is converted there into work of destruction. Depending on the hardness of the material to be processed, only part of the kinetic energy is converted into work of destruction; the energy component that is not converted is reflected by the tool in the percussion piston and can be used with an appropriate device to increase the number of blows. In contrast, with softer material, the impact energy is completely converted into work of destruction.
  • the purpose of the present invention is to change the impact force in such a way that it enables material to be comminuted without the fluid flow rate required to accelerate the impact piston to change significantly.
  • the invention is accordingly based on the object of providing a method and a percussion mechanism suitable for carrying out the method, with which the percussion force of the percussion piston can be adapted automatically and in a reflection-dependent manner to the material hardness.
  • the task is basically solved in that the percussion piston stroke is adapted to the hardness of the material to be processed, utilizing the hydraulic energy recovered during reflections.
  • the method for influencing the operating behavior consists in the core, in addition to the first time delay - which the control system requires for switching from the working stroke position to the return stroke position - to start a second time delay which varies with the operating pressure, with the result that the percussion piston first executes a return stroke depending on the reflectance of the material to be processed and - after switching the control to the return stroke position - a residual return stroke, which increases with increasing size of the reflectance changing the operating pressure, at the end time the second Time delay regardless of the percussion piston position the switching of the control is initiated in the working stroke position.
  • the second time delay can be triggered directly or indirectly by the percussion piston.
  • the trigger signal generated by the percussion piston which initiates the switchover of the control system to the percussion piston return stroke position, to activate a circuit (via an additional timer) which, in turn, after a predetermined period of time has the already mentioned second time delay in Run sets.
  • This can be adjusted to adapt to different working conditions and - as long as the setting value is not changed - depends on the degree of reflection (and thus on the material hardness).
  • the percussion piston has at most made a very small return stroke after the first time delay; accordingly, the total return stroke traveled until the control system is switched to the working stroke position will be correspondingly small, with the result that the subsequent working stroke will also be correspondingly small and the impact energy will therefore have a correspondingly smaller value.
  • the then returning percussion piston executes a relatively large return stroke during the first time delay, which is felt during the second time delay until the control is switched to the working stroke position the residual return stroke forced by the drive connects.
  • the impact on hard material therefore has the consequence that the percussion piston carries out a comparatively larger return stroke and the subsequent work process with a correspondingly high impact force within the time available - which is dependent on the size of the reflectance.
  • the impact piston only ejects hydraulic fluid into the return line of the impact mechanism during the remaining return stroke. Since the volume flow balance at the striking mechanism is balanced, a lower residual return stroke height means a higher number of strokes for a given volume flow.
  • the second time delay can either be triggered directly by a trigger signal from the percussion piston (i.e. depending on the path) or only indirectly from the percussion piston, i.e. be set in motion regardless of the route.
  • the method can be carried out particularly simply if care is taken to ensure that the start time of the second time delay coincides with the end time of the first time delay (claim 2).
  • the second delay time should be selected so that the switchover at the associated end time is initiated in such a way that the striking piston is below the greatest possible reflectance (even) at a certain reflectance of the material to be processed. executes the design maximum return stroke (claim 3).
  • the method is expediently carried out in such a way that the second time delay is interrupted in good time, depending on the stroke of the percussion piston, by means of a limit switch; this ensures that the switchover of the control to the working stroke position is completed at the latest when the percussion piston has reached the upper reversal point specified in the design (claim 4).
  • the second delay time can also be selected so that the percussion piston reaches the structurally predetermined upper reversal point with the greatest possible degree of reflection of the material to be processed (claim 5).
  • the method can be carried out in such a way that by adjusting the second delay time it is ensured that the percussion piston always performs a predetermined minimum return stroke. Its value can be in particular between 20 and 50% of the maximum return stroke provided by the design (claim 7).
  • the core idea of the invention consists in the use of a time-delay switching pilot valve, which (in the normal case) brings about the switchover of the control from the return stroke position to the working stroke position.
  • the larger, in the direction of the working stroke position effective slide area of the control is connected via an additional line to the output of a pilot valve provided with a reset, which can be transferred from its open to the blocked position by the effect of the reset, whereby the the Resetting counteracting adjustment force is caused by the fact that the working pressure applied to the larger piston surface of the percussion piston acts on a control surface of the pilot valve via a pilot line.
  • This is assigned a delay element, under the effect of which the pilot valve switches with a delayed period of time from the blocking position into the open position.
  • the latter is either permanently and directly connected on the inlet side or - depending on the position of the percussion piston within the working cylinder - is only temporarily connected to the pressure line via the front cylinder space section delimited by the smaller piston area (claim 8).
  • the pilot valve only moves from the blocking to the open position after an adjustable period of time under the action of the delay element and only then - if necessary depending on the position of the percussion piston within the working cylinder - conducts the changeover of the control spool in the working stroke position.
  • the control itself operates with a time delay insofar as its control spool requires a system-specific time period for the movement from the return stroke position to the working stroke position and vice versa.
  • the delay element can be designed as desired, taking into account the requirements to be placed on it.
  • the delay element preferably consists of a current regulator, the setpoint of which can be adjusted as a function of pressure and which is connected directly or indirectly via the reversing line emanating from the control for the application of the larger piston area to the return line (claim 9).
  • the current regulator By means of the current regulator, the flowing through can Adjust the volume flow to a set setpoint as long as there is no pressure change that changes the setting.
  • the spring height of the percussion piston changes and with it the system pressure.
  • the current controller then adjusts to a new, system pressure-dependent setpoint, whereby the remaining return stroke of the percussion piston is determined or changed.
  • the current regulator is normally designed in such a way that its flow cross-section is completely open if it is flowed through in the opposite direction, that is to say its outlet is subjected to the higher pressure. If the pressure in the changeover line drops, the pilot valve can switch from the initially assumed blocking position to the open position under the action of the reset and counter to the effect of the flow controller, and can thus apply working pressure to the larger slide area of the control.
  • the striking mechanism can also advantageously be further developed in that a check valve is connected in parallel to the flow controller in the direction of the pilot valve, which takes the closed position, while the pilot valve switches from its blocking to the open position (claim 10).
  • the check valve not only enables faster filling of the pilot line; it also ensures that the pilot valve may be moved to its blocking position more quickly than under the influence of the flow regulator alone. Accordingly, by using the check valve in addition - which, if necessary, can also be spring-loaded - greater overall delay times can be achieved.
  • pilot valve in the direction of the open position
  • the pilot valve being constantly connected to the pressure line via a smaller adjusting surface (which is opposite to the larger adjusting surface connected to the pilot line).
  • the input line connected to the pilot valve on the input side can - seen in the longitudinal direction of the percussion piston - be arranged between the confluence of the pressure line in the front cylinder chamber section and the confluence of the control line in the cylinder chamber in such a way that its confluence with the cylinder chamber is closed by the percussion piston at the time of impact of the percussion piston (Claim 11).
  • the confluence of the input line or the control line in the cylinder chamber represents a short-stroke or long-stroke bore. Via this short-stroke bore, the input line of the pilot valve is only subjected to the working pressure after the percussion piston has covered a certain distance during its return stroke.
  • the striking mechanism can be further configured in that the additional line is equipped with a shuttle valve, which is connected to the return line at the same time (claim 12).
  • the shuttle valve - its structure and mode of operation in the already mentioned publication DE-C2-34 43 542 ensures, among other things, that the movement of the control spool in the return stroke position, regardless of the position of the percussion piston within the cylinder space, is not hindered.
  • the embodiment according to claim 13, in which the current regulator connected in parallel with the check valve with respect to the pilot line is continuously connected to the return line, has the advantage that the delay time caused by the current regulator is essentially independent of the pressure conditions in the changeover line for the larger piston area .
  • the pressure build-up in this changeover line can - depending on the operating conditions - proceed more or less quickly and would therefore influence the second time delay if the current controller were directly connected to the changeover line.
  • the pilot valve is in A hydraulically or mechanically generated restoring force is applied to the opening direction.
  • the pilot valve In the closing direction, the pilot valve is pressurized with the working pressure (system pressure) via an adjusting orifice with a fixed cross-section and, in addition, with a fixed pressure via a control line.
  • the restoring force already mentioned in the opening direction can be generated in particular by means of a pressure reducing valve. Instead, the restoring force can also be triggered mechanically by means of a restoring spring.
  • Fig. 1a, b show that the period T for the working cycle of the percussion piston of a hydraulic percussion mechanism becomes shorter with increasing hardness of the material to be processed if the percussion piston stroke S is set constant; this is the case when using controls which are usually designed to work depending on the piston travel.
  • the differently long time period T of a work cycle results from the distance between the two adjacent times at which the percussion piston has reached the top dead center OT (or also the top reversal point).
  • the impact point AP indicates that the percussion piston hits the tool - usually a chisel - at the specified time.
  • the control of the striking mechanism requires a period of time ⁇ t1 (with the start time T1 and end time T2) or a time period ⁇ t3 with the start time T4 for switching from the working stroke position to the return stroke position on the one hand and from this to the working stroke position on the other hand.
  • the switchover of the control from the working stroke position to the return stroke position is usually initiated by a trigger signal which is caused in time before the time of impact AP.
  • the impact piston - since no impact energy is reflected - does practically no movement for a short time after hitting the tool, i.e. the return stroke movement of the percussion piston is only brought about after the control has switched to the return stroke position at time T2. Accordingly, a relatively large period of time is required for the return stroke for a given size S.
  • the partial return of the percussion piston in the return stroke direction has the result that part of the impact energy is recovered (by the hydraulic piston pumping hydraulic fluid into a storage medium via the larger piston area) and the time required for the execution of the remaining return stroke is relatively short. Accordingly, the use of a path-dependent control means that the impact rate of the percussion piston is higher when processing hard material than when processing soft material.
  • Fig. 1c in connection with Fig. 1d shows that when kept constant Percussion piston stroke S the number of strokes z increases with increasing size of the reflectance R.
  • the procedure within the scope of the invention is such that the distance S traveled by the percussion piston is shortened or lengthened depending on the material by changing the time duration for the total return stroke.
  • a second time delay .DELTA.t2 which is dependent on the degree of reflection, is started (FIG. 2a, b), after its expiration (end time T4) the switchover of the control unit from the return stroke is initiated in the working position (time period ⁇ t3): the initiation of the switchover at the end time T4 is therefore only time-dependent and accordingly independent of the percussion piston path S covered at this time.
  • the start time T3 of the second time delay ⁇ t2 can be determined at any time by a suitable trigger signal. In the embodiment shown in FIGS. 2a, b, the start time T3 coincides with the end time T2 of the first time delay ⁇ t1.
  • Fig. 2a shows that the path S of the percussion piston in the case of processing soft material is only about half as large as shown in Fig. 1a. This means that the impact force has been considerably reduced compared to the embodiment according to FIG. 1a and only the impact force required for the destruction of the soft material is generated; however, the number of blows remained at a similarly high level as in the case of processing hard material due to the shorter duration T of the working cycle.
  • the second time delay .DELTA.t2 (H) has been dimensioned such that when machining hard material the constructively provided maximum return stroke is reached:
  • the path S between the top dead center OT and the impact point AP is the same.
  • the time delay ⁇ t2 (H) is greater than that for soft material ( ⁇ t2 (W) in Fig. 2a).
  • the percussion piston travel S - as can be seen from FIG. 2c - can in particular also be changed such that it rises to a lower limit value R 0 and then remains constant through a limit switch.
  • the associated course of the beat number z as a function of the reflectance R is shown in FIG. 2d.
  • the fluid volume conveyed back when the percussion piston springs back is absorbed in a manner known per se by a storage means and is reactivated in the subsequent working stroke.
  • the striking mechanism 1 (cf. FIG. 3a) has, in addition to the lines to be described as well as drive and control elements, a working cylinder 2 in which a percussion piston 3 is held in a longitudinally movable manner.
  • This has two piston collars 3a, 3b lying in the interior of the working cylinder, which are separated from one another by a circumferential groove 3c.
  • the outwardly directed piston surface A1 and A2 of the piston collar 3a or 3b delimits a rear and front cylinder space section 2a or 2b with the working cylinder.
  • the percussion piston 3 merges into a piston tip 3d, which is opposite a tool in the form of a chisel 4.
  • the piston area A2 is dimensioned smaller than the piston area A1.
  • FIG. 3a shows the striking mechanism in a state immediately after the striking piston 3 hits the chisel 4; the associated percussion piston position is indicated by a circle in the path-time diagram according to FIG. 4a.
  • the control for switching over the movement of the percussion piston 3 consists of a control slide 5a movable in a control valve 5, the smaller slide area A S1 of which is constantly acted upon by the working pressure via a return line 6; this is generated by an energy source in the form of a hydraulic pump 7.
  • the smaller piston area A2 is also constantly subjected to the working pressure via a pressure line 8, which is connected to the return line 6.
  • the opening 8a of the pressure line is arranged with respect to the working cylinder in such a way that it is in any case outside the piston collar 3b and thus inside the front cylinder space section 2b.
  • the larger slide area A S2 of the control slide 5a is connected via a control line 9 to the cylinder space in such a way that its mouth 9a in the state shown is connected via the circumferential groove 3c to a return line 10 which is kept pressureless.
  • the mouth 9a and the mouth 10a of the return line are thus - seen in the longitudinal direction of the percussion piston 3 - at a distance which is smaller than the axial length of the circumferential groove 3c.
  • the control valve 5 is connected on the one hand via a line 11 to the pressure line 8 and on the other hand via a line 12 to the return line 10. On the other hand, the control valve 5 is connected via a changeover line 13 to the rear cylinder chamber section 2a, via which the larger piston area A1 can be acted upon if necessary.
  • the control valve 5 can assume two valve positions, namely the illustrated (left) working stroke position, in which the larger piston area A1 is acted upon by the reversing line 13 and the line 11 with the working pressure, and the (right) return stroke position, in which the rear cylinder chamber section 2a the changeover line 13, the line 12 and the return line 10 are kept depressurized.
  • the striking mechanism 1 is additionally equipped with a pilot valve 14 which is connected to the cylinder chamber on the one hand via an input line 15 and on the other hand to the control line 9 via an additional line 16.
  • the pilot valve 14 is designed in such a way that it can either assume the blocking position shown or an open position in which the lines 15 and 16 are connected to one another.
  • the mouth 15a of the input line into the cylinder chamber is arranged such that - seen in the longitudinal direction of the percussion piston 3 - it lies between the orifices 8a and 9a and is closed by the piston collar 3b in the illustrated impact position of the percussion piston.
  • the position of the pilot valve 14 can be influenced via two surfaces, namely via the smaller resetting surface A V1 and the larger adjusting surface A V2 .
  • the first-mentioned surface is constantly subjected to the working pressure via the return line 17 connected to the pressure line 8; the pilot valve 14 therefore tends to assume the open position.
  • the adjustment surface A V2 is connected via a pilot line 20 to the changeover line 13 with the interposition of a delay element 18 (with which a check valve 19 can optionally be connected in parallel; see FIG. 12a). If the working pressure is applied to it, ie the percussion piston 3 is driven in the direction of impact via the larger piston area A1, the pilot valve 14 assumes the blocking position in which the lines 15 and 16 are ineffective under the action of the adjusting area A V2 .
  • the delay element 18 can in particular be designed as a current regulator with a setpoint that can be adjusted as a function of pressure.
  • the percussion piston 3 has connected the control line 9 to the return line 10 via its circumferential groove 3c.
  • the control slide 5a which is still in the working stroke position, is accordingly displaced to the left under the action of the slide surface A S1 to which the working pressure is applied.
  • the larger piston area A1 is connected to the unpressurized return line 10 via the changeover line 13, the control valve 5 and the line 12 (FIG. 3b).
  • the percussion piston 3 begins its return stroke (in the drawing, pointing upwards) under the influence of the pressure force which is exerted on the smaller piston area A2 via the pressure line 8 (cf. the percussion piston position indicated in FIG. 4b).
  • the pilot valve 14 After switching the control slide 5a into the return stroke position and the associated drop in pressure in the changeover line 13, the pilot valve 14 begins to move towards its open position under the action of the pressurized restoring surface A V1 (cf. FIG. 3c).
  • This switching movement is influenced by the delay element 18 (with the check valve 19 closed at the same time) in such a way that after a period of time — which is predetermined by the material hardness — the opening position (shown in FIG. 3d) is reached.
  • the percussion piston 3 has meanwhile continued its return stroke movement (cf. FIG. 4c).
  • Valve area A S2 is supplied with the working pressure via the additional line 16 and the control line 9.
  • the control slide 5a accordingly begins to move from the return stroke position to the stroke position; it reaches this after the time period ⁇ t3.
  • Fig. 4d shows in this context that the percussion piston 3 has now carried out the essential part of its return stroke before - as already mentioned - the switching of the control valve 5 is initiated in the working stroke position.
  • FIG. 4e shows that the percussion piston has just reached the top dead center or reversal point (TDC) and has traveled a distance S with respect to the impact point AP (FIG. 3e).
  • FIGS. 3 and 4 presupposes that the material to be processed has a medium hardness, so that the percussion piston 3 covers a medium-sized path S.
  • This path is greater, the greater the reflectance of the material to be processed, the overall control - due to the time-delayed operation of the control valve 5 and the pilot valve 14 - one of Reflectance R dependent time period T of the working cycles guaranteed; the latter is made up of the time delays ⁇ t1, ⁇ t2, ⁇ t3 and the time span for the working stroke of the percussion piston.
  • the time span for the working stroke changes only slightly with changing percussion piston stroke and therefore has only a slight influence on the time period T.
  • the time delays .DELTA.t1 and .DELTA.t3, with which the control valve 5 switches, represent an essentially unchangeable device constant.
  • the time delay .DELTA.t2 for the switching of the pilot valve 14 is determined by the pressure-dependent setting of the delay element 18, with the result that the duration T of the working cycle in Depending on the material hardness (ie on the size of the reflectance R) defined changes.
  • 5a to c relate to the limit case that the pilot valve 14 has already reached the opening position shown in FIG. 5a before a connection between the lines 15 and 8 has been established via the front cylinder space section 2b; the position of the percussion piston 3 corresponding to the representation according to FIG. 5a is indicated in FIG. 6a. This can occur if the striking mechanism is switched on and the later operating pressure has not yet been set during the first working cycle or if the time delay ⁇ t2 via the delay element 18 is too short.
  • the control valve 5 Due to the premature switchover of the pilot valve 14, the control valve 5 is brought into the working stroke position exclusively as a function of the position of the percussion piston, as soon as - as indicated in FIGS. 5b and 6b - the percussion piston 3 has traveled the path S1.
  • the input line 15 to the pressure line 8 via the front cylinder space section 2b is connected and accordingly the adjustment of the control slide 5a into the working stroke position is initiated via the larger slide area A S2 then pressurized.
  • the percussion piston 3 strikes extremely hard material via its tool 4 and the delay time .DELTA.t2 on the delay element 18 is very long, it may reach the structurally predetermined top dead center or reversal point, through which the maximum percussion piston, before the pilot valve 14 is switched into the open position -Path S max is set.
  • the return stroke movement of the percussion piston 3 "overtakes" the changeover of the pilot valve 14 in that the control line 9 is connected to the pressure line 8 via the front cylinder space section 2b and the control slide 5a (with the time delay ⁇ t3) begins to switch to the working stroke position .
  • a suitable arrangement of the mouth 9a of the control line 9 with respect to the working cylinder 2 prevents the percussion piston 3 from striking the associated housing and the striking mechanism from being overstressed.
  • the pilot valve 14 and the control valve 5 are additionally assigned a shuttle valve 21, the structure and mode of operation of which are known from the document DE-C2-34 43 542.
  • the shuttle valve is connected to the pilot valve 14 via the additional line 16, to the control line 9 via a line 16a connected to the additional line 16 and to the larger slide area of the control valve 5 via a further line 16b.
  • the shuttle valve Under the action of its two adjustment surfaces W 1 and W 2 , the shuttle valve can assume the blocking position shown or an open position; in the latter line 16b is connected to return line 10 via lines 16a, 22 and 12.
  • the shuttle valve has a throttle 21a, which is installed between the mouths of lines 9 and 16b in line 16a. Under the action of the throttle 21a, a pressure builds up on the control surfaces W 1 and W 2 , which results in the required switching of the shuttle valve 21 into the blocking or the open position.
  • the shuttle valve 21 ensures that the switchover of the control slide 5a from the working stroke position to the return stroke position - regardless of the position of the percussion piston 3 - is not hindered. This is done in that the line 16b is depressurized via the lines 16a, 22, 12 and 10 with the shuttle valve 21 taking the open position. If the pilot valve 14 has reached the open position, the control valve 5 is pressurized via the lines 16, 16a and 16b and thus initiates its switchover to the stroke stroke position; the shuttle valve 21 ensures that the connection between the lines 16, 16a, 9, and 16b on the one hand and the lines 22, 12 and 10 on the other hand is interrupted.
  • the mouth 9a of the control line 9 is - adapted to the design of the percussion piston 3 - so that a connection is made between the lines 9 and 10 before the impact of the percussion piston 3 on the associated tool 4 via the circumferential groove 3c.
  • the consequence of this is that the switchover of the control valve 5 (shown in FIG. 9) can be initiated in the return stroke position.
  • the control valve 5 may be switched depending on the path. This is done in that the piston collar 3b releases the opening 9a in the course of the return stroke movement, so that the working pressure is applied to it via the front cylinder space section 2b and the pressure line 8.
  • the control line 9 thus under pressure initiates the switchover of the control valve 5 (cf. FIG. 9) to the working stroke position with the time delay ⁇ t3.
  • FIG. 11 differs from the embodiment according to FIG. 9 in that the lines 8, 15 and 9 are arranged with their openings 8a, 15a and 9a, as shown for example in FIG. 3a.
  • the input line 15 is only released depending on the path, so it is not constantly under working pressure. Rather, it is about the front Cylinder chamber section 2b is only connected to the pressure line 8 after the percussion piston 3 has covered a minimum stroke (corresponding to the axial distance between the orifices 8a and 15a).
  • the mouth 9a of the control line 9 represents a long stroke bore; this makes it possible to apply control pressure to the control line 9, regardless of the position of the pilot valve 14, and thereby initiate the switchover of the control valve 5 (shown in FIG. 9) into the working stroke position. This is done in that the piston collar 3b moves past the opening 9a, so that this is also connected to the pressure line 8 via the front cylinder section 2b.
  • FIG. 12a shows an embodiment of the striking mechanism 1 which corresponds to the embodiment, for example according to FIG. 3a, with the proviso that the valves 5 and 14 (corresponding to FIG. 9) are assigned a shuttle valve 21.
  • a check valve 19 is connected in parallel with the delay element 18.
  • the check valve 19 ensures the rapid return stroke of the pilot valve 14.
  • the delay element 18 can also work towards the tank and is accordingly independent of the return pressure which may arise in the striking mechanism.
  • the return stroke of the pilot valve 14 is influenced via the check valve 19.
  • the aforementioned delay element 18 is designed as a current regulator 23, by which - independent from the inlet pressure - a constant volume flow always flows through. Accordingly, the second time delay .DELTA.t2 can be kept constant for a predetermined setting of the current regulator regardless of the working pressure (system pressure).
  • the adjustability of the size of the current regulator setpoint is indicated by an arrow 23a.
  • the flow controller 23 is designed to be adjustable in a pressure-dependent manner, ie the setpoint value of the volume flow can be changed as a function of the working pressure p 0 by adjusting the passage cross section in the flow controller (FIG. 13b).
  • the cross-sectional adjustment (indicated by the arrow 23a) is equipped with an actuator which has an adjusting piston 24 with a piston rod 24a and a return spring 25; the displacement of the piston rod 24a relative to the current regulator 23 results in a change in the size of the passage cross section.
  • the actuator and the flow controller are designed in such a way that with decreasing working pressure p 0 (corresponding to a displacement of the piston rod 24a upwards) the flow controller 23 is influenced in such a way that the set value of the volume flow assumes a larger value.
  • This adjustment in the direction of a larger setpoint of the volume flow is synonymous with a shortening of the second time delay ⁇ t2.
  • the current regulator 23 in cooperation with the associated actuator thus ensures that the second time delay ⁇ t2 - and thus the remaining return stroke of the percussion piston - is adapted depending on the material as a function of the working pressure or system pressure: With a decreasing reflectance R and accordingly a decreasing working pressure or System pressure, the remaining return stroke becomes shorter, correspondingly longer with increasing reflectivity.
  • the operation of the current regulator 23 can be advantageously changed in that the restoring force of the restoring spring 25 is connected in parallel with an adjustable, constant additional force, which also counteracts a displacement of the adjusting piston 24 in the direction of the restoring spring 25.
  • This additional force can be generated in a simple manner in that the return spring 25 receives a pretension, under the effect of which it is held against a stop surface, not shown.
  • An increase in the preload has the result that the setpoint value of the volume flow specified via the current regulator 23 becomes greater at the same working pressure or system pressure p 0 .
  • ⁇ t2 becomes smaller and the size of the residual return stroke decreases with the same working pressure or system pressure and the same degree of reflection. Accordingly, the point R 0 on the characteristic curve shifts to the right.
  • the magnitude of the pretensioning force can therefore be used to specify or change the limit value R 0 of the reflectance R, from which the setpoint of the current regulator 23 and thus the magnitude of the second time delay ⁇ t2 - as shown in FIGS. 2c and 2d - for the remaining Return stroke is the determining size.
  • FIGS. 14 and 15 should also take into account the idea that the working pressure or system pressure increases with increasing reflectance R and accordingly the second time delay ⁇ t2 should be greater.
  • pilot line 20 (with the elimination of the delay element 18) merges into the changeover line 13 with the interposition of an adjusting diaphragm 27 and a check valve 28 connected in parallel therewith.
  • a control line 29 also extends from the pressure line 8, via which a surface A V3 of the pilot valve 14 is pressurized.
  • the two embodiments in question differ in that in the embodiment according to FIG. 14 the return line 17 connected to the pressure line 8 is equipped with a pressure reducing valve 30, while the embodiment according to FIG. 15 has a return spring 31 acting on the pilot valve 14.
  • the pressure reducing valve 30 reduces the working pressure or system pressure in the return line 17 to a fixed predetermined value, which acts on the area A V1 and thus causes a constant force in the opening direction of the pilot valve 14. This force in the opening direction is counteracted by the compressive forces acting on surfaces A V2 and A V3 .
  • the control pressure in the pilot line 20 is adjusted so that a force equilibrium is present on the pilot valve 14. Accordingly, the control pressure in the pilot line 20 decreases with increasing working pressure and vice versa.
  • the restoring force acting in the opening direction of the pilot valve 14 is generated by the restoring spring 31 already mentioned. Otherwise, the same principles apply as in the embodiment according to FIG. 14: With increasing size of the reflectance R, the working pressure increases. Due to the force equilibrium prevailing on the pilot valve 14, the volume flow passing through the adjusting orifice 27 decreases, since the control pressure in the pilot line 20 drops with increasing working pressure. Accordingly, the adjustment speed of the pilot valve 14 decreases, with the result that the second time delay ⁇ t2 (as desired) takes on a larger value.
  • the advantage achieved with the invention is in particular that the use of simple and less prone to failure additional elements creates the possibility of automatically adjusting the impact force generated by a striking mechanism to the hardness of the material to be processed. This also has the consequence that the economy of the striking mechanism is improved and its stress is reduced.

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Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit der Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines fluidbetriebenen Schlagwerks (1) mit einem Schlagkolben (3), der unter Einwirkung einer Steuerung (5) wechselweise einen Arbeitshub und einen Rückhub ausführt. Während des Arbeitshubs wird wegabhängig vom Schlagkolben (3) zu einem Anfangszeitpunkt (T1) ein Auslösesignal erzeugt, welches die Umschaltung der Steuerung in die Rückhubstellung einleitet; diese wird mit einer für alle Schlagzyklen nahezu konstanten Zeitverzögerung Δt1 zu einem nach Vollendung des Arbeitshubs liegenden Zeitpunkt erreicht. Mit der Erfindung wird der Vorschlag unterbreitet, eine zweite Zeitverzögerung Δt2 in Lauf zu setzen mit der Folge, daß der Schlagkolben (3) während der Zeitverzögerung Δt1 zunächst einen vom Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials abhängigen Rückhub und - nach Umschalten der Steuerung in die Rückhubstellung - einen Rest-Rückhub ausführt, wobei zum Endzeitpunkt der zweiten Zeitverzögerung Δt2 unabhängig von der Schlagkolbenstellung die Umschaltung der Steuerung (5) in die Arbeitshubstellung eingeleitet wird. <IMAGE> <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines Schlagwerks mit einem Schlagkolben, der durch Beaufschlagung mit einem fluiden Antriebsmittel unter Einwirkung einer Steuerung wechselweise einen Arbeitshub in Schlagrichtung und einen Rückhub ausführt, wobei während des Arbeitshubs wegabhängig vom Schlagkolben zu einem Anfangszeitpunkt T1 ein Auslösesignal erzeugt wird, welches die Umschaltung der Steuerung in die Rückhubstellung einleitet, und wobei die Steuerung die Rückhubstellung mit einer für alle Schlagzyklen nahezu konstanten Zeitverzögerung Δt1 zu einem Endzeitpunkt T2 erreicht, der nach Vollendung des Arbeitshubs liegt.
  • Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes, fluidbetriebenes Schlagwerk, mit einem in einem Arbeitszylinder beweglichen und auf ein Werkzeug aufschlagenden Schlagkolben sowie einer Steuerung mit einem in einem Steuerventil beweglichen Steuerschieber, wobei der Schlagkolben zwei unterschiedlich große Kolbenflächen aufweist, von denen die kleinere, in Richtung des Rückhubs wirksame Kolbenfläche ständig mit einer unter Arbeitsdruck stehenden Druckleitung und die größere, in Richtung des Arbeitshubs wirksame Kolbenfläche über das Steuerventil wechselweise mit der Druckleitung und einer drucklosen Rücklaufleitung verbunden ist, und wobei der Steuerschieber zwei unterschiedlich große, in zueinander entgegengesetzter Bewegungsrichtung wirksame Schieberflächen aufweist, deren kleinere, in Richtung der Rückhubstellung des Steuerschiebers auf diesen einwirkende Schieberfläche ständig mit der Druckleitung und deren größere Schieberfläche als Steuerfläche mittels einer Steuerleitung über eine zwischen den Kolbenflächen angeordnete Umfangsnut jeweils lediglich zeitweilig sowie abwechselnd mit der Druck- bzw. der Rücklaufleitung in Verbindung steht.
  • Ein Verfahren und ein fluidbetriebenes Schlagwerk der eingangs erwähnten Gattung sind aus der Druckschrift DE-C2-34 43 542 bekannt. Durch Verwendung eines besonderen Halte- oder Wechselventils, welches in die mit der Steuerung zusammenwirkende Steuerleitung eingebaut ist und wechselweise auch mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht, soll dabei sichergestellt werden, daß auch bei einer Reflexion von Schlagenergie über das Werkzeug auf den Schlagkolben diese reflektierte Energie hydraulisch zurückgewonnen wird, wodurch eine Erhöhung der Schlagkolben-Schlagzahl erreicht wird.
  • Fluidbetriebene Schlagwerke, wie insbesondere Hydraulikhämmer, werden zur Materialzerkleinerung (Gesteins- oder Betonzerkleinerung) eingesetzt. Diese Zerkleinerung wird dadurch erreicht, daß die kinetische Energie eines Schlagkolbens durch Aufschlag auf ein Werkzeug über dieses und die Werkzeugspitze in das zu bearbeitende Material eingeleitet und dort in Zerstörungsarbeit umgewandelt wird. Je nach der Härte des zu bearbeitenden Materials wird nur ein Teil der kinetischen Energie in Zerstörungsarbeit umgewandelt; der nicht umgewandelte Energieanteil wird über das Werkzeug in den Schlagkolben reflektiert und kann mit entsprechender Einrichtung zur Erhöhung der Schlagzahl genutzt werden. Im Gegensatz dazu wird bei weicherem Material die Schlagenergie vollständig in Zerstörungsarbeit umgewandelt.
  • Arbeitsvorgänge, bei denen die aufgebrachte Schlagenergie höher ist als die zur Materialzerkleinerung erforderliche, sind aus Gründen der daraus resultierenden erhöhten Beanspruchung des Schlagwerks unerwünscht.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Schlagkraft derart zu verändern, daß sie die Materialzerkleinerung ermöglicht, ohne die zur Beschleunigung des Schlagkolbens erforderliche Fluid-Durchflußmenge wesentlich zu verändern. Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Schlagwerk zu schaffen, mit denen sich die Schlagkraff des Schlagkolbens selbsttätig und reflexionsabhängig an die Materialhärte anpassen läßt.
  • Die gestellte Aufgabe wird grundsätzlich dadurch gelöst, daß der Schlagkolbenhub unter Ausnutzung der bei Reflexionen zurückgewonnenen hydraulischen Energie an die Härte des zu bearbeitenden Materials angepaßt wird.
  • Gemäß dem Patentanspruch 1 besteht das Verfahren zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens im Kern darin, zusätzlich zu der ersten Zeitverzögerung - welche die Steuerung für die Umschaltung aus der Arbeitshubstellung in die Rückhubstellung benötigt - eine zweite, mit dem Betriebsdruck veränderliche Zeitverzögerung in Lauf zu setzen mit der Folge, daß der Schlagkolben während der ersten Zeitverzögerung zunächst einen vom Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials abhängigen Rückhub und - nach Umschalten der Steuerung in die Rückhubstellung - einen Rest-Rückhub ausführt, der mit zunehmender Größe des den Betriebsdruck verändernden Reflexionsgrads zunimmt, wobei zum Endzeitpunkt der zweiten Zeitverzögerung unabhängig von der Schlagkolbenstellung die Umschaltung der Steuerung in die Arbeitshubstellung eingeleitet wird.
  • Die zweite Zeitverzögerung kann direkt oder indirekt vom Schlagkolben ausgelöst werden. Beispielsweise ist es möglich, über das vom Schlagkolben erzeugte Auslösesignal, welches die Umschaltung der Steuerung in die Schlagkolben-Rückhubstellung einleitet, gleichzeitig (über ein Zusatz-Zeitglied) eine Schaltung zu aktivieren, die ihrerseits nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne die bereits erwähnte zweite Zeitverzögerung in Lauf setzt. Diese ist zur Anpassung an unterschiedliche Arbeitsbedingungen einstellbar und - soweit der Einstellwert nicht verändert wird - vom Reflexionsgrad (und damit von der Materialhärte) abhängig. Falls also das zu bearbeitende Material sehr weich ist (d.h. der Reflexionsgrad in der Nähe von Null liegt), hat der Schlagkolben nach der ersten Zeitverzögerung allenfalls einen sehr geringen Rückhub ausgeführt; dementsprechend wird der bis zum Umschalten der Steuerung in die Arbeitshubstellung insgesamt zurückgelegte Rückhub entsprechend klein ausfallen mit der Folge, daß auch der nachfolgende Arbeitshub dementsprechend klein ist und damit die Schlagenergie einen entsprechend kleineren Wert aufweist.
  • Falls der Schlagkolben über sein Werkzeug auf sehr hartes Material (mit einem verhältnismäßig hohen Reflexionsgrad) auftrifft, führt der dann zurückspringende Schlagkolben bereits während der ersten Zeitverzögerung einen verhältnismäßig großen Rückhub aus, an den sich während der zweiten Zeitverzögerung bis zur Umschaltung der Steuerung in die Arbeitshubstellung der vom Antrieb erzwungene Rest-Rückhub anschließt. Das Auftreffen auf hartes Material hat demnach zur Folge, daß der Schlagkolben innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeitspanne - welche abhängig von der Größe des Reflexionsgrads ist - einen vergleichsweise größeren Rückhub und den nachfolgenden Arbeitsvorgang mit entsprechend hoher Schlagkraft ausführt.
    Nur während des Rest-Rückhubs stößt der Schlagkolben Hydraulikflüssigkeit in die Rücklaufleitung des Schlagwerks aus. Da die Volumenstrombilanz am Schlagwerk ausgeglichen ist, bedeutet eine geringere Rest-Rückhubhöhe eine bei vorgegebenem Volumenstrom höhere Schlagzahl.
  • Die zweite Zeitverzögerung kann dabei entweder unmittelbar durch ein vom Schlagkolben hervorgerufenes Auslösesignal (d.h. wegabhängig) oder auch lediglich mittelbar vom Schlagkolben, d.h. wegunabhängig, in Lauf gesetzt werden.
  • Besonders einfach läßt sich das Verfahren durchführen, falls dafür Sorge getragen wird, daß der Anfangszeitpunkt der zweiten Zeitverzögerung mit dem Endzeitpunkt der ersten Zeitverzögerung zusammenfällt (Anspruch 2).
  • Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, insbesondere zur Vermeidung einer ungünstigen Beanspruchung des Schlagwerks, sollte die zweite Verzögerungszeit so gewählt werden, daß die Umschaltung zum zugehörigen Endzeitpunkt derart eingeleitet wird, daß der Schlagkolben bei einem bestimmten Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials unterhalb des größtmöglichen Reflexionsgrads (gerade) den konstruktiv vorgesehenen maximalen Rückhub ausführt (Anspruch 3).
  • Oberhalb des vorgegebenen Werts für den Reflexionsgrad wird das Verfahren zweckmäßig in der Weise ausgeführt, daß die zweite Zeitverzögerung wegabhängig vom Schlagkolben über eine Endabschaltung rechtzeitig unterbrochen wird; durch diese wird sichergestellt, daß die Umschaltung der Steuerung in die Arbeitshubstellung spätestens zu dem Zeitpunkt beendet ist, zu dem der Schlagkolben den konstruktiv vorgegebenen oberen Umkehrpunkt erreicht hat (Anspruch 4).
  • Im Rahmen der Erfindung kann die zweite Verzögerungszeit auch so gewählt werden, daß der Schlagkolben bei größtmöglichem Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials den konstruktiv vorgegebenen oberen Umkehrpunkt erreicht (Anspruch 5).
  • Gemäß Patentanspruch 6 kann das Verfahren in der Weise durchgeführt werden, daß durch Anpassen der zweiten Verzögerungszeit sichergestellt wird, daß der Schlagkolben jeweils einen vorgegebenen Mindest-Rückhub ausführt. Dessen Wert kann insbesondere zwischen 20 und 50 % des konstruktiv vorgesehenen maximalen Rückhubs betragen (Anspruch 7).
  • Die eingangs erwähnte Aufgabe wird ferner durch ein fluidbetriebenes Schlagwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
  • Danach besteht der Kerngedanke der Erfindung in der Verwendung eines zeitverzögert schaltenden Vorsteuerventils, welches (im Normalfall) die Umschaltung der Steuerung aus der Rückhub- in die Arbeitshubstellung herbeiführt.
  • Im einzelnen ist die größere, in Richtung der Arbeitshubstellung wirksame Schieberfläche der Steuerung über eine Zusatzleitung an den Ausgang eines mit einer Rückstellung versehenen Vorsteuerventils angeschlossen, welches durch der Wirkung der Rückstellung entgegengerichtete Kraftbeaufschlagung aus seiner Öffnungs- in die Sperrstellung überführt werden kann, wobei die der Rückstellung entgegenwirkende Verstellkraft dadurch hervorgerufen wird, daß der an der größeren Kolbenfläche des Schlagkolbens anliegende Arbeitsdruck über eine Vorsteuerleitung auf eine Verstellfläche des Vorsteuerventils einwirkt. Diesem ist ein Verzögerungsglied zugeordnet, unter dessen Wirkung das Vorsteuerventil mit einstellbarer Zeitdauer verzögert aus der Sperr- in die Öffnungsstellung umschaltet. Letzteres ist eingangsseitig entweder ständig und unmittelbar oder - abhängig von der Stellung des Schlagkolbens innerhalb des Arbeitszylinders - lediglich zeitweilig über den von der kleineren Kolbenfläche mitbegrenzten vorderen Zylinderraumabschnitt an die Druckleitung angeschlossen (Anspruch 8).
  • Falls also der Druck in der Vorsteuerleitung abfällt, geht das Vorsteuerventil unter Einwirkung des Verzögerungsgliedes erst nach einer einstellbaren Zeitdauer aus der Sperr- in die Öffnungsstellung über und leitet - gegebenenfalls in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens innerhalb des Arbeitszylinders - erst dann die Umschaltung des Steuerschiebers in die Arbeitshubstellung ein. Die Steuerung arbeitet dabei insofern selbst zeitverzögert, als ihr Steuerschieber für die Bewegung aus der Rückhub- in die Arbeitshubstellung und umgekehrt jeweils eine systembedingte Zeitspanne benötigt.
  • Das Verzögerungsglied kann, unter Berücksichtigung der an es zu stellenden Anforderungen, beliebig ausgebildet sein. Vorzugsweise besteht das Verzögerungsglied aus einem Stromregler, dessen Sollwert druckabhängig verstellbar ist und der unmittelbar oder mittelbar über die von der Steuerung ausgehende Umsteuerleitung für die Beaufschlagung der größeren Kolbenfläche mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht (Anspruch 9). Mittels des Stromreglers läßt sich der durchfließende Volumenstrom auf einen eingestellten Sollwert einregeln, solange keine die Einstellung verändernde Druckänderung auftritt. Bei Änderung der Gesteinshärte ändert sich die Rücksprunghöhe des Schlagkolbens und damit auch der Systemdruck. Der Stromregler stellt sich dann auf einen neuen, systemdruckabhängigen Sollwert ein, wodurch der Rest-Rückhub des Schlagkolbens bestimmt bzw. geändert wird. Normalerweise ist der Stromregler in der Weise ausgestaltet, daß sein Durchflußquerschnitt vollständig geöffnet ist, falls er in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird, also sein Ausgang mit dem höheren Druck beaufschlagt ist. Falls der Druck in der Umsteuerleitung absinkt, kann das Vorsteuerventil unter Einwirkung der Rückstellung und entgegen der Wirkung des Stromreglers aus der zunächst eingenommenen Sperrstellung in die Öffnungsstellung umschalten und damit gegebenenfalls die größere Schieberfläche der Steuerung mit Arbeitsdruck beaufschlagen.
  • Das Schlagwerk kann jedoch auch dadurch vorteilhaft weitergebildet sein, daß dem Stromregler in Richtung auf das Vorsteuerventil ein Rückschlagventil parallel geschaltet ist, welches die Schließstellung einnimmt, während das Vorsteuerventil aus seiner Sperr- in die Öffnungsstellung umschaltet (Anspruch 10).
  • Das Rückschlagventil ermöglicht nicht nur eine schnellere Befüllung der Vorsteuerleitung; es stellt auch sicher, daß das Vorsteuerventil gegebenenfalls rascher in seine Sperrstellung überführt wird als unter Einwirkung des Stromreglers allein. Dementsprechend lassen sich durch zusätzliche Verwendung des Rückschlagventils - welches erforderlichenfalls auch federbelastet ausgeführt sein kann - insgesamt größere Verzögerungszeiten erzielen.
  • Die bereits erwähnte Rückstellung des Vorsteuerventils (in Richtung auf die Öffnungsstellung) läßt sich im einfachsten Fall dadurch verwirklichen, daß das Vorsteuerventil über eine kleiner bemessene Verstellfläche (welche der mit der Vorsteuerleitung verbundenen größeren Verstellfläche entgegengerichtet ist) ständig mit der Druckleitung in Verbindung steht.
  • Die eingangsseitig mit dem Vorsteuerventil verbundene Eingangsleitung kann - in Längsrichtung des Schlagkolbens gesehen - zwischen der Einmündung der Druckleitung in den vorderen Zylinderraumabschnitt und der Einmündung der Steuerleitung in den Zylinderraum derart angeordnet sein, daß ihre Einmündung in den Zylinderraum zum Aufschlagzeitpunkt des Schlagkolbens durch diesen verschlossen ist (Anspruch 11).
  • Die Einmündung der Eingangsleitung bzw. der Steuerleitung in den Zylinderraum stellt eine Kurzhub- bzw. Langhubbohrung dar. Über diese Kurzhubbohrung wird die Eingangsleitung des Vorsteuerventils erst mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt, nachdem der Schlagkolben während seines Rückhubs eine bestimmte Wegstrecke zurückgelegt hat.
  • Das Schlagwerk kann dadurch weiter ausgestaltet sein, daß die Zusatzleitung mit einem Wechselventil ausgestattet ist, welches gleichzeitig mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht (Anspruch 12).
  • Das Wechselventil - dessen Aufbau und Wirkungsweise in der bereits erwähnten Druckschrift DE-C2-34 43 542 (vgl.
    Figure imgb0001
    Halteventil 30
    Figure imgb0002
    ) beschrieben sind, stellt unter anderem sicher, daß die Bewegung des Steuerschiebers in die Rückhubstellung, unabhängig von der Stellung des Schlagkolbens innerhalb des Zylinderraums, nicht behindert wird.
  • Die Ausführungsform gemäß Anspruch 13, bei welcher der dem Rückschlagventil bezüglich der Vorsteuerleitung parallelgeschaltete Stromregler fortwährend mit der Rücklaufleitung in Verbindung steht, weist den Vorteil auf, daß die durch den Stromregler hervorgerufene Verzögerungszeit von den Druckverhältnissen in der Umsteuerleitung für die größere Kolbenfläche im wesentlichen unabhängig ist. Der Druckaufbau in dieser Umsteuerleitung kann - abhängig von den Betriebsverhältnissen - mehr oder weniger schnell vor sich gehen und würde somit die zweite Zeitverzögerung beeinflussen, falls der Stromregler unmittelbar mit der Umsteuerleitung in Verbindung stände.
  • Andere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind mit den Ansprüchen 14 und 15 beschrieben. Dabei wird das Vorsteuerventil in Öffnungsrichtung mit einer hydraulisch bzw. mechanisch erzeugten Rückstellkraft beaufschlagt.
  • In Schließrichtung ist das Vorsteuerventil über eine Verstellblende mit fest eingestelltem Querschnitt mit dem Arbeitsdruck (Systemdruck) und darüber hinaus über eine Steuerleitung mit einem fest eingestellten Druck beaufschlagt.
  • Die bereits erwähnte Rückstellkraft in Öffnungsrichtung läßt sich insbesondere mittels eines Druckminderventils erzeugen. Statt dessen kann die Rückstellkraft auch auf mechanischem Wege mittels einer Rückstellfeder ausgelöst werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
    Es zeigen:
    • Fig. 1a, b
    in einem Weg-Zeit-Diagramm den Weg des Schlagkolbens für den Fall der Bearbeitung weichen bzw. harten Materials, wobei das zugehörige Schlagwerk in bekannter Weise in Abhängigkeit vom Schlagkolben-Weg gesteuert ist;
    Fig. 1c, d
    die zugehörigen Weg-/Schlagzahl-Diagramme in Abhängigkeit vom Reflexionsgrad bei wegabhängiger Schlagkolbensteuerung;
    Fig. 2a, b
    in einem Weg-Zeit-Diagramm den Schlagkolben-Weg für den Fall der Bearbeitung weichen bzw. harten Materials, wobei die Steuerung im Sinne der Erfindung ausgebildet ist;
    Fig. 2c, d
    die zugehörigen Weg-/Schlagzahl-Diagramme in Abhängigkeit vom Reflexionsgrad bei weg- und zeitabhängiger Schlagkolbensteuerung;
    Fig. 3a bis e
    das Schaltschema eines im Sinne der Erfindung ausgestalteten Schlagwerks in unterschiedlichen Zeitpunkten eines Arbeitszyklus mit schematisch dargestelltem Verzögerungsglied für die zweite Zeitverzögerung;
    Fig. 4a bis e
    die den Fig. 3a bis e zugeordneten Weg-Zeit-Diagramme;
    Fig. 5a bis c
    das Schaltschema eines im Sinne der Erfindung ausgestalteten Schlagwerks in mehreren Verfahrenszuständen für den Fall der Bearbeitung weichen Materials;
    Fig. 6a bis c
    die den Fig. 5a bis c zugeordneten Weg-Zeit-Diagramme;
    Fig. 7
    das Schaltschema eines im Sinne der Erfindung ausgestalteten Schlagwerks für den Fall der Bearbeitung harten Materials;
    Fig. 8
    das der Fig. 7 zugeordnete Weg-Zeit-Diagramm;
    Fig. 9
    das Schaltschema eines Schlagwerks, welches neben einem zeitverzögert arbeitenden Vorsteuerventil ein Wechselventil aufweist;
    Fig. 10
    eine Teildarstellung des Schaltschemas gemäß Fig. 9 mit einer andersartigen Ausgestaltung des Schlagkolbens und der in den zugehörigen Zylinderraum einmündenden Leitungen;
    Fig. 11
    eine Teilansicht des Schaltschemas gemäß Fig. 9 mit einer abweichenden Ausgestaltung, welche als
    Figure imgb0001
    Mindesthubschaltung
    Figure imgb0002
    ausgebildet ist;
    Fig. 12a
    das Schaltschema eines Schlagwerks gemäß Fig. 11, wobei dem Verzögerungsglied für das Vorsteuerventil zusätzlich ein Rückschlagventil zugeordnet ist;
    Fig. 12b
    eine Teilansicht des Schaltschemas gemäß Fig. 12a, wobei das Verzögerungsglied unmittelbar mit einer drucklosen Rücklaufleitung in Verbindung steht;
    Fig. 13a, b
    eine schematische Darstellung eines als Verzögerungsglied dienenden Stromreglers (Fig. 13a), gegebenenfalls mit druckabhängig verstellbarem Sollwert (Fig. 3b); und
    Fig. 14, 15
    andersartige Vorrichtungen zur Einstellung der zweiten Zeitverzögerung Δt2.
  • Die in Fig. 1a, b dargestellten Weg-Zeit-Diagramme lassen erkennen, daß die Periodendauer T für den Arbeitszyklus des Schlagkolbens eines hydraulischen Schlagwerks mit zunehmender Härte des zu bearbeitenden Materials kürzer wird, falls der Schlagkolbenhub S konstant eingestellt ist; dies ist der Fall bei Verwendung von Steuerungen, die üblicherweise vom Kolbenweg abhängig arbeitend ausgebildet sind.
  • In den Darstellungen ergibt sich die unterschiedlich große Zeitdauer T eines Arbeitszyklus aus dem Abstand zwischen den beiden benachbarten Zeitpunkten, zu denen der Schlagkolben den oberen Totpunkt OT (oder auch oberen Umkehrpunkt) erreicht hat. Der Aufschlagpunkt AP deutet an, daß der Schlagkolben zu dem angegebenen Zeitpunkt auf das Werkzeug - normalerweise einen Meißel - auftrifft.
  • Die Steuerung des Schlagwerks benötigt für das Umschalten aus der Arbeitshub- in die Rückhubstellung einerseits und aus dieser in die Arbeitshubstellung andererseits eine Zeitspanne Δt1 (mit dem Anfangszeitpunkt T1 und Endzeitpunkt T2) bzw. eine Zeitspanne Δt3 mit dem Anfangszeitpunkt T4.
  • Wie in der Zeichnung angedeutet, wird die Umschaltung der Steuerung aus der Arbeitshub- in die Rückhubstellung üblicherweise durch ein Auslösesignal eingeleitet, welches zeitlich bereits vor dem Aufschlagzeitpunkt AP hervorgerufen wird.
  • Bei der Bearbeitung weichen Materials (Fig. 1a) führt der Schlagkolben - da keine Schlagenergie reflektiert wird - nach dem Auftreffen auf das Werkzeug kurzzeitig praktisch keine Bewegung aus, d.h. die Rückhubbewegung des Schlagkolbens wird erst herbeigeführt, nachdem die Steuerung zum Zeitpunkt T2 in die Rückhubstellung umgeschaltet hat. Dementsprechend wird für den Rückhub bei vorgegebener Größe S eine verhältnismäßig große Zeitspanne benötigt.
  • Falls der Schlagkolben über das zugehörige Werkzeug auf verhältnismäßig hartes Material auftrifft, legt er - wie Fig. 1b erkennen läßt - in Abhängigkeit vom Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials bis zum Endzeitpunkt T2 bereits einen beachtlichen Weg zurück, bevor anschließend unter Einwirkung der Steuerung der Rest-Rückhub bis zum oberen Umkehrpunkt OT ausgeführt wird.
  • Der Teil-Rücksprung des Schlagkolbens in Rückhubrichtung hat zur Folge, daß ein Teil der Schlagenergie zurückgewonnen wird (indem der Schlagkolben über die größere Kolbenfläche Hydraulikflüssigkeit in ein Speichermittel pumpt) und die für die Durchführung des Rest-Rückhubes benötigte Zeitdauer verhältnismäßig kurz ist. Dementsprechend hat die Verwendung einer wegabhängigen Steuerung zur Folge, daß die Schlagzahl des Schlagkolbens bei der Bearbeitung harten Materials höher ist als bei der Bearbeitung weichen Materials. Fig. 1c im Zusammenhang mit Fig. 1d zeigt, daß bei konstant gehaltenem Schlagkolbenweg S die Schlagzahl z mit zunehmender Größe des Reflexionsgrades R anwächst.
  • Abweichend vom Stand der Technik wird im Rahmen der Erfindung derart vorgegangen, daß durch Verändern der Zeitdauer für den Gesamt-Rückhub der vom Schlagkolben zurückgelegte Weg S materialabhängig verkürzt oder verlängert wird.
  • Zu diesem Zweck wird neben der Zeitverzögerung Δt1 für die Umschaltung der Steuerung in die Rückhubstellung eine zweite, vom Reflexionsgrad abhängige Zeitverzögerung Δt2 in Lauf gesetzt (Fig. 2a, b), nach deren Ablauf (Endzeitpunkt T4) die Umschaltung der Steuerung von der Rückhub- in die Arbeitsstellung (Zeitspanne Δt3) eingeleitet wird: Die Einleitung der Umschaltung zum Endzeitpunkt T4 erfolgt also lediglich zeitabhängig und dementsprechend unabhängig von dem zu diesem Zeitpunkt zurückgelegten Schlagkolben-Weg S.
    Der Anfangszeitpunkt T3 der zweiten Zeitverzögerung Δt2 kann zu einem beliebigen Zeitpunkt durch ein geeignetes Auslösesignal festgelegt werden. In dem in Fig. 2a, b dargestellten Ausführungsbeispiel fällt der Anfangszeitpunkt T3 mit dem Endzeitpunkt T2 der ersten Zeitverzögerung Δt1 zusammen.
  • Fig. 2a läßt erkennen, daß der Weg S des Schlagkolbens im Falle der Bearbeitung weichen Materials nur noch etwa halb so groß ist wie aus Fig. 1a ersichtlich. Dies bedeutet, daß die Schlagkraft im Vergleich zur Ausführung gemäß Fig. 1a erheblich herabgesetzt worden ist und nur noch die für die Zerstörung des weichen Materials erforderliche Schlagkraft erzeugt wird; die Schlagzahl ist aufgrund der kürzeren Zeitdauer T des Arbeitszyklus jedoch auf einem ähnlich hohen Niveau verblieben wie im Falle der Bearbeitung harten Materials.
  • Wie Fig. 2b verdeutlicht, ist die zweite Zeitverzögerung Δt2 (H) so bemessen worden, daß bei der Bearbeitung harten Materials der konstruktiv vorgesehene maximale Rückhub erreicht wird: Im Falle der Fig. 1b und 2b ist der Weg S zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem Aufschlagpunkt AP gleich groß. Die Zeitverzögerung Δt2 (H) ist größer als diejenige für weiches Material (Δt2 (W) in Fig. 2a).
  • Im Rahmen der Erfindung läßt sich durch geeignete Einstellung der zweiten Verzögerungszeit Δt2 in Abhängigkeit von der Materialhärte bzw. vom Reflexionsgrad R der Schlagkolbenweg S - wie aus Fig. 2c ersichtlich - insbesondere auch derart verändern, daß er bis zu einem unteren Grenzwert R0 ansteigt und anschließend durch eine Endabschaltung konstant bleibt. Der zugehörige Verlauf der Schlagzahl z in Abhängigkeit vom Reflexionsgrad R ergibt sich aus Fig. 2d. Zweckmäßig ist das Verfahren derart ausgestaltet, daß die Schlagzahl - ausgehend von R0 in Richtung auf R=0 - ansteigt (vgl. die durchgezogene Linie in Fig. 2d).
  • Dies kann erfindungsgemäß dadurch verwirklicht werden, daß eine Endabschaltung im Bereich zwischen R = 100 % und R = R0 aktiviert wird, bevor das Vorsteuerventil umschaltet. Erst nach Unterschreiten des Wertes R0 wird über das Vorsteuerventil (mit druckabhängig eingestellter zweiter Zeitverzögerung Δt2) die Umschaltung des Schlagkolbens herbeigeführt.
  • Die Einstellung der zweiten Verzögerungszeit Δt2 - und damit die davon abhängige Beeinflussung der Größe des Schlagkolben-Rückhubs - in Abhängigkeit vom Reflexionsgrad R hat also zur Folge, daß sich das Betriebsverhalten des Schlagwerks optimal an die Materialhärte anpassen läßt.
  • Das beim Rücksprung des Schlagkolbens zurückgeförderte Fluid-Volumen wird in an sich bekannter Weise von einem Speichermittel aufgenommen und beim nachfolgenden Arbeitshub wieder aktiviert.
  • Das Schlagwerk 1 (vgl. Fig. 3a) weist neben den noch zu beschreibenden Leitungen sowie Antriebs- und Steuerungselementen einen Arbeitszylinder 2 auf, in dem ein Schlagkolben 3 in Längsrichtung hin- und herbeweglich gehalten ist. Dieser weist im Innenraum des Arbeitszylinders liegend zwei Kolbenbunde 3a, 3b auf, welche durch eine Umfangsnut 3c voneinander getrennt sind. Die nach außen gerichtete Kolbenfläche A1 und A2 des Kolbenbundes 3a bzw. 3b begrenzt mit dem Arbeitszylinder einen hinteren und vorderen Zylinderraumabschnitt 2a bzw. 2b.
  • Außerhalb des Arbeitszylinders 2 geht der Schlagkolben 3 in eine Kolbenspitze 3d über, der ein Werkzeug in Gestalt eines Meißels 4 gegenüberliegt.
  • Die Kolbenfläche A2 ist kleiner bemessen als die Kolbenfläche A1.
  • Fig. 3a zeigt das Schlagwerk in einem Zustand unmittelbar nach Auftreffen des Schlagkolbens 3 auf den Meißel 4; die zugehörige Schlagkolbenstellung ist in dem Weg-Zeit-Diagramm gemäß Fig. 4a durch einen Kreis angedeutet.
  • Die Steuerung für die Umschaltung der Bewegung des Schlagkolbens 3 besteht aus einem in einem Steuerventil 5 beweglichen Steuerschieber 5a, dessen kleinere Schieberfläche AS1 über eine Rückstelleitung 6 ständig mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist; dieser wird von einer Energiequelle in Form einer Hydraulikpumpe 7 erzeugt. Auch die kleinere Kolbenfläche A2 ist über eine Druckleitung 8, welche mit der Rückstelleitung 6 in Verbindung steht, ständig mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt. Die Einmündung 8a der Druckleitung ist bezüglich des Arbeitszylinders derart angeordnet, daß sie in jedem Fall außerhalb des Kolbenbundes 3b und somit innerhalb des vorderen Zylinderraumabschnitts 2b liegt.
  • Die größere Schieberfläche AS2 des Steuerschiebers 5a steht über eine Steuerleitung 9 mit dem Zylinderraum derart in Verbindung, daß ihre Einmündung 9a in dem dargestellten Zustand über die Umfangsnut 3c an eine drucklos gehaltene Rücklaufleitung 10 angeschlossen ist. Die Einmündung 9a und die Einmündung 10a der Rücklaufleitung liegen sich also - in Längsrichtung des Schlagkolbens 3 gesehen - in einem Abstand gegenüber, der kleiner ist als die axiale Länge der Umfangsnut 3c.
  • Das Steuerventil 5 ist einerseits über eine Leitung 11 an die Druckleitung 8 und andererseits über eine Leitung 12 an die Rücklaufleitung 10 angeschlossen. Andererseits steht das Steuerventil 5 über eine Umschaltleitung 13 mit dem hinteren Zylinderraumabschnitt 2a in Verbindung, über welchen die größere Kolbenfläche A1 gegebenenfalls beaufschlagt werden kann.
  • Das Steuerventil 5 kann zwei Ventilstellungen einnehmen, nämlich die dargestellte (linke) Arbeitshubstellung, in welcher die größere Kolbenfläche A1 über die Umsteuerleitung 13 und die Leitung 11 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist, und die (rechte) Rückhubstellung, in welcher der hintere Zylinderraumabschnitt 2a über die Umsteuerleitung 13, die Leitung 12 und die Rücklaufleitung 10 drucklos gehalten ist.
  • Die Verzögerungszeiten, welche das Steuerventil 5 für das Umschalten aus der Arbeitshub- in die Rückhubstellung bzw. aus dieser in die Arbeitshubstellung benötigt, sind durch die Hinweise "Δt1" bzw. "Δt3" angedeutet.
  • Erfindungsgemäß ist das Schlagwerk 1 zusätzlich mit einem Vorsteuerventil 14 ausgestattet, welches einerseits über eine Eingangsleitung 15 mit dem Zylinderraum und andererseits über eine Zusatzleitung 16 mit der Steuerleitung 9 in Verbindung steht. Das Vorsteuerventil 14 ist dabei in der Weise ausgestaltet, daß es entweder die dargestellte Sperrstellung oder eine Öffnungsstellung einnehmen kann, in welcher die Leitungen 15 und 16 miteinander verbunden sind.
  • Die Einmündung 15a der Eingangsleitung in den Zylinderraum ist derart angeordnet, daß sie - in Längsrichtung des Schlagkolbens 3 gesehen - zwischen den Einmündungen 8a und 9a liegt und in der dargestellten Aufschlagstellung des Schlagkolbens durch den Kolbenbund 3b verschlossen ist.
  • Die Stellung des Vorsteuerventils 14 läßt sich über zwei Flächen beeinflussen, nämlich über die kleiner bemessene Rückstellfläche AV1 und über die größere Verstellfläche AV2. Die erstgenannte Fläche ist über die mit der Druckleitung 8 verbundene Rückstelleitung 17 ständig mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt; das Vorsteuerventil 14 hat demzufolge das Bestreben, die Öffnungsstellung einzunehmen.
  • Die Verstellfläche AV2 steht unter Zwischenschaltung eines Verzögerungsgliedes 18 (dem gegebenenfalls ein Rückschlagventil 19 parallelgeschaltet sein kann; vgl. dazu Fig. 12a) über eine Vorsteuerleitung 20 mit der Umsteuerleitung 13 in Verbindung. Falls diese mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist, der Schlagkolben 3 also über die größere Kolbenfläche A1 in Schlagrichtung angetrieben wird, nimmt das Vorsteuerventil 14 unter Einwirkung der Verstellfläche AV2 die Sperrstellung ein, in welcher die Leitungen 15 und 16 wirkungslos sind.
  • Das Verzögerungsglied 18 kann insbesondere als Stromregler mit druckabhängig verstellbarem Sollwert ausgebildet sein.
  • Wie aus Fig. 3a ersichtlich ist, hat der Schlagkolben 3 über seine Umfangsnut 3c die Steuerleitung 9 mit der Rücklaufleitung 10 verbunden. Der noch in der Arbeitshubstellung befindliche Steuerschieber 5a wird demnach unter Einwirkung der mit dem Arbeitsdruck beaufschlagten Schieberfläche AS1 nach links verschoben.
  • Sobald der Steuerschieber 5a durch Bewegung nach links seine Rückhubstellung erreicht hat, ist die größere Kolbenfläche A1 über die Umsteuerleitung 13, das Steuerventil 5 und die Leitung 12 an die drucklose Rücklaufleitung 10 angeschlossen (Fig. 3b). Der Schlagkolben 3 beginnt unter Einwirkung der Druckkraft, welche über die Druckleitung 8 auf die kleinere Kolbenfläche A2 ausgeübt wird, seinen (in der zeichnerischen Darstellung nach oben gerichteten) Rückhub (vgl. dazu die in Fig. 4b angedeutete Schlagkolben-Stellung).
  • Die Zeitverzögerung, mit welcher der Steuerschieber 5a unter Einwirkung der kleineren Schieberfläche AS1 aus der Arbeitshub- in die Rückhubstellung umschaltet, ist durch den Hinweis "Δt1" gekennzeichnet.
  • Nach Umschalten des Steuerschiebers 5a in die Rückhubstellung und dem damit verbundenen Druckabfall in der Umsteuerleitung 13 beginnt sich das Vorsteuerventil 14 unter Einwirkung der druckbeaufschlagten Rückstellfläche AV1 in Richtung auf seine Öffnungsstellung zu verschieben (vgl. dazu Fig. 3c). Diese Umschaltbewegung wird über das Verzögerungsglied 18 (bei gleichzeitig geschlossenem Rückschlagventil 19) derart beeinflußt, daß nach einer Zeitspanne - die durch die Materialhärte vorgegeben wird - die (in Fig. 3d dargestellte) Öffnungsstellung erreicht wird. Der Schlagkolben 3 hat inzwischen seine Rückhubbewegung fortgesetzt (vgl. dazu Fig. 4c).
  • Diese Bewegung bezüglich des Arbeitszylinders 2 hat einerseits zur Folge, daß die Verbindung zwischen der Steuerleitung 9 und der Rücklaufleitung 10 unterbrochen ist. Andererseits hat der Kolbenbund 3b die Einmündung 15a der Eingangsleitung 15 freigegeben, so daß diese über den vorderen Zylinderraumabschnitt 2b an die Druckleitung 8 angeschlossen ist.
  • Sobald das Vorsteuerventil 14 nach Ablauf der Zeitverzögerung Δt2 die in Fig. 3d dargestellte Öffnungsstellung erreicht hat, wird die größere Schieberfläche AS2 über die Zusatzleitung 16 und die Steuerleitung 9 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt. Der Steuerschieber 5a beginnt sich demzufolge aus der Rückhub- in die Schlaghubstellung zu verschieben; diese erreicht er nach Ablauf der Zeitspanne Δt3.
  • Fig. 4d läßt in diesem Zusammenhang erkennen, daß der Schlagkolben 3 inzwischen den wesentlichen Teil seines Rückhubes ausgeführt hat, bevor - wie bereits erwähnt - die Umschaltung des Steuerventils 5 in die Arbeitshubstellung eingeleitet wird.
  • Sobald der Steuerschieber 5a die Arbeitshubstellung (Fig. 3e) eingenommen hat, ist die Umsteuerleitung 13 über die Leitung 12 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt, welcher auch auf die größere Kolbenfläche A1 einwirkt und dadurch den nächsten Arbeitshub auslöst.
  • Die zugehörige Fig. 4e läßt erkennen, daß der Schlagkolben gerade den oberen Totpunkt oder Umkehrpunkt (OT) erreicht und - bezogen auf den Aufschlagpunkt AP - einen Weg S zurückgelegt hat (Fig. 3e).
  • Das Vorsteuerventil 14, dessen (größere) Verstellfläche AV2 über die Umsteuerleitung 13 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist, wird unter Zwischenschaltung des Verzögerungsglieds 18 - welches auf diese Weise beaufschlagt wie ein Rückschlagventil wirken oder ein parallelgeschaltetes Rückschlagventil aufweisen muß - in die Sperrstellung umgeschaltet, wodurch die Leitungen 15 und 16 wirkungslos geschaltet werden.
  • Die vorausgehende Erläuterung der Fig. 3 und 4 setzt voraus, daß das zu bearbeitende Material eine mittlere Härte aufweist, so daß der Schlagkolben 3 einen mittelgroßen Weg S zurücklegt. Dieser Weg ist um so größer, je größer der Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials ist, wobei die Gesamtsteuerung - bedingt durch die zeitverzögerte Arbeitsweise des Steuerventils 5 und des Vorsteuerventils 14 - eine vom Reflexionsgrad R abhängige Zeitdauer T der Arbeitszyklen gewährleistet; letztere setzt sich zusammen aus den Zeitverzögerungen Δt1, Δt2, Δt3 und aus der Zeitspanne für den Arbeitshub des Schlagkolbens. Die Zeitspanne für den Arbeitshub ändert sich mit sich änderndem Schlagkolbenhub nur geringfügig und hat daher auf die Zeitdauer T nur geringen Einfluß. Die Zeitverzögerungen Δt1 und Δt3, mit denen das Steuerventil 5 umschaltet, stellen eine im wesentlichen unveränderliche Gerätekonstante dar. Die Zeitverzögerung Δt2 für das Umschalten des Vorsteuerventils 14 wird durch druckabhängige Einstellung des Verzögerungsglieds 18 festgelegt mit der Folge, daß sich die Zeitdauer T des Arbeitszyklus in Abhängigkeit von der Materialhärte (d.h. von der Größe des Reflexionsgrads R) definiert ändert.
  • Die Fig. 5a bis c beziehen sich auf den Grenzfall, daß das Vorsteuerventil 14 bereits die in Fig. 5a dargestellte Öffnungsstellung erreicht hat, bevor über den vorderen Zylinderraumabschnitt 2b eine Verbindung zwischen den Leitungen 15 und 8 hergestellt worden ist; die der Darstellung gemäß Fig. 5a entsprechende Stellung des Schlagkolbens 3 ist in Fig. 6a angedeutet.
    Dieser Fall kann eintreten, falls das Schlagwerk eingeschaltet wird und sich beim ersten Arbeitszyklus der spätere Betriebsdruck noch nicht eingestellt hat bzw. falls die Zeitverzögerung Δt2 über das Verzögerungsglied 18 zu kurz ist.
  • Bedingt durch die vorzeitige Umschaltung des Vorsteuerventils 14 wird das Steuerventil 5 ausschließlich in Abhängigkeit von der Stellung des Schlagkolbens in die Arbeitshubstellung gebracht, und zwar sobald - wie in Fig. 5b und 6b angedeutet - der Schlagkolben 3 den Weg S1 zurückgelegt hat. Dies hat zur Folge, daß die Eingangsleitung 15 über den vorderen Zylinderraumabschnitt 2b an die Druckleitung 8 angeschlossen ist und dementsprechend über die dann druckbeaufschlagte größere Schieberfläche AS2 die Verstellung des Steuerschiebers 5a in die Arbeitshubstellung eingeleitet wird.
  • Dadurch, daß - in Längsrichtung des Schlagkolbens 3 gesehen - zwischen den Einmündungen 8a und 15a der Leitungen 8 und 15 ein Abstand besteht und das Steuerventil 5 zeitverzögert umschaltet, ist sichergestellt, daß der Schlagkolben 3 einen Mindesthub Smin ausführt, bevor nach Umschalten des Steuerschiebers 5 in die Arbeitshubstellung der Arbeitshub eingeleitet wird (vgl. Fig. 5c und 6c).
  • Falls der Schlagkolben 3 über sein Werkzeug 4 auf extrem hartes Material aufschlägt und die Verzögerungszeit Δt2 an dem Verzögerungsglied 18 sehr lang ist, erreicht er möglicherweise vor dem Umschalten des Vorsteuerventils 14 in die Öffnungsstellung den konstruktiv vorgegebenen oberen Totpunkt oder Umkehrpunkt, durch welchen der maximale Schlagkolben-Weg Smax festgelegt ist.
  • In einem derartigen Ausnahmefall "'überholt "die Rückhubbewegung des Schlagkolbens 3 die Umschaltung des Vorsteuerventils 14 dadurch, daß über den vorderen Zylinderraumabschnitt 2b die Steuerleitung 9 mit der Druckleitung 8 verbunden wird und der Steuerschieber 5a (mit der Zeitverzögerung Δt3) in die Arbeitshubstellung umzuschalten beginnt.
  • Durch geeignete Anordnung der Einmündung 9a der Steuerleitung 9 bezüglich des Arbeitszylinders 2 wird verhindert, daß der Schlagkolben 3 im zugehörigen Gehäuse anschlägt und das Schlagwerk überbeansprucht wird.
  • Die Fig. 7 und 8 lassen erkennen, daß - unabhängig von der Wirkung des Vorsteuerventils 14 - die Rückhubbewegung des Schlagkolbens wegabhängig unterbrochen werden kann, nachdem dieser einen vorgegebenen Maximalweg Smax zurückgelegt hat.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist dem Vorsteuerventil 14 und dem Steuerventil 5 zusätzlich ein Wechselventil 21 zugeordnet, dessen Aufbau und Arbeitsweise aus der Druckschrift DE-C2-34 43 542 bekannt sind.
    Das Wechselventil steht über die Zusatzleitung 16 mit dem Vorsteuerventil 14, über eine mit der Zusatzleitung 16 verbundene Leitung 16a mit der Steuerleitung 9 und über eine weitere Leitung 16b mit der größeren Schieberfläche des Steuerventils 5 in Verbindung. Unter Einwirkung seiner beiden Verstellflächen W1 und W 2 kann das Wechselventil die dargestellte Sperrstellung oder eine Öffnungsstellung einnehmen; in letzterer ist die Leitung 16b über die Leitungen 16a, 22 und 12 an die Rücklaufleitung 10 angeschlossen.
    Das Wechselventil weist als weiteren wesentlichen Bestandteil eine Drossel 21a auf, welche zwischen den Einmündungen der Leitungen 9 und 16b in die Leitung 16a eingebaut ist. Unter Einwirkung der Drossel 21a baut sich an den Steuerflächen W1 und W2 ggf. ein Druck auf, welcher die erforderliche Umschaltung des Wechselventils 21 in die Sperr- oder die Öffnungsstellung zur Folge hat.
  • Das Wechselventil 21 stellt sicher, daß die Umschaltung des Steuerschiebers 5a aus der Arbeitshub- in die Rückhubstellung - unabhängig von der Stellung des Schlagkolbens 3 - nicht behindert wird. Dies geschieht dadurch, daß die Leitung 16b über die Leitungen 16a, 22, 12 und 10 bei die Öffnungsstellung einnehmendem Wechselventil 21 drucklos geschaltet wird.
    Falls das Vorsteuerventil 14 die Öffnungsstellung erreicht hat, wird das Steuerventil 5 über die Leitungen 16, 16a und 16b druckbeaufschlagt und damit seine Umschaltung in die Schlaghubstellung eingeleitet; das Wechselventil 21 stellt dabei sicher, daß die Verbindung zwischen den Leitungen 16, 16a, 9, und 16b einerseits und den Leitungen 22, 12 und 10 andererseits unterbrochen ist.
  • Da die Eingangsleitung 15 unmittelbar an die Druckleitung 8 angeschlossen ist, weist die Ausführungsform gemäß Fig. 9 keine Kurzhubbohrung auf.
  • Die Darstellung gemäß Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit Endabschaltung und ohne Mindesthub.
  • Die Einmündung 9a der Steuerleitung 9 liegt - angepaßt an die Ausgestaltung des Schlagkolbens 3 - so, daß vor dem Aufschlag des Schlagkolbens 3 auf das zugehörige Werkzeug 4 über die Umlaufnut 3c zwischen den Leitungen 9 und 10 eine Verbindung hergestellt wird. Diese hat zur Folge, daß die Umschaltung des (in Fig. 9 dargestellten) Steuerventils 5 in die Rückhubstellung eingeleitet werden kann.
  • Falls der Schlagkolben 3 unter Einwirkung eines stark reflektierenden Materials schneller zurückprallt als das Vorsteuerventil 14 in seine Öffnungsstellung umschalten kann, erfolgt die Umschaltung des Steuerventils 5 (vgl. dazu Fig. 9) gegebenenfalls wegabhängig. Dies geschieht dadurch, daß der Kolbenbund 3b im Laufe der Rückhubbewegung die Einmündung 9a freisetzt, so daß diese über den vorderen Zylinderraumabschnitt 2b und die Druckleitung 8 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagt ist. Die somit unter Druck stehende Steuerleitung 9 leitet mit der Zeitverzögerung Δt3 die Umschaltung des Steuerventils 5 (vgl. dazu Fig. 9) in die Arbeitshubstellung ein.
  • Die in Fig. 11 dargestellte Bauweise unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 9 dadurch, daß die Leitungen 8, 15 und 9 mit ihren Einmündungen 8a, 15a bzw. 9a, wie beispielsweise in Fig. 3a dargestellt, angeordnet sind.
  • Die Eingangsleitung 15 wird dabei erst wegabhängig freigegeben, steht also nicht ständig unter Arbeitsdruck. Vielmehr wird über den vorderen Zylinderraumabschnitt 2b erst dann eine Verbindung mit der Druckleitung 8 hergestellt, nachdem der Schlagkolben 3 einen Mindesthub (entsprechend dem axialen Abstand zwischen den Einmündungen 8a und 15a) zurückgelegt hat.
  • Die Einmündung 9a der Steuerleitung 9 stellt - im Gegensatz zur Einmündung 15a - eine Langhubbohrung dar; diese ermöglicht es, die Steuerleitung 9 - unabhängig von der Stellung des Vorsteuerventils 14 - mit Arbeitsdruck zu beaufschlagen und dadurch die Umschaltung des (in Fig. 9 dargestellten) Steuerventils 5 in die Arbeitshubstellung einzuleiten. Dies geschieht dadurch, daß der Kolbenbund 3b sich an der Einmündung 9a vorbeibewegt, so daß diese über den vorderen Zylinderraumabschnitt 2b ebenfalls an die Druckleitung 8 angeschlossen ist.
  • Die Fig. 12a zeigt eine Ausgestaltung des Schlagwerks 1, welche der Ausführungsform beispielsweise gemäß Fig. 3a mit der Maßgabe entspricht, daß den Ventilen 5 und 14 (entsprechend Fig. 9) ein Wechselventil 21 zugeordnet ist. Darüber hinaus ist dem Verzögerungsglied 18 zusätzlich ein Rückschlagventil 19 parallelgeschaltet.
  • Das Rückschlagventil 19 stellt den schnellen Rückhub des Vorsteuerventils 14 sicher.
  • Gemäß Fig. 12b kann das Verzögerungsglied 18 auch zum Tank hin arbeiten und ist dementsprechend vom gegebenenfalls im Schlagwerk entstehenden Rücklaufdruck unabhängig. Über das Rückschlagventil 19 wird dabei der Rückhub des Vorsteuerventils 14 beeinflußt.
  • Das zuvor erwähnte Verzögerungsglied 18 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 13a als Stromregler 23 ausgebildet, durch den - unabhängig vom Eingangsdruck - immer ein konstanter Volumenstrom hindurchfließt. Dementsprechend kann die zweite Zeitverzögerung Δt2 für eine vorgegebene Einstellung des Stromreglers unabhängig vom Arbeitsdruck (Systemdruck) konstant gehalten werden. Die Einstellbarkeit der Größe des Stromregler-Sollwerts ist durch einen Pfeil 23a angedeutet.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Lösungsvorschlags ist der Stromregler 23 druckabhängig verstellbar ausgebildet, d.h. der Sollwert des Volumenstroms läßt sich in Abhängigkeit von dem Arbeitsdruck p0 dadurch verändern, daß der Durchlaßquerschnitt im Stromregler verstellt wird (Fig. 13b).
  • Zu diesem Zweck ist die Querschnittsverstellung (angedeutet durch den Pfeil 23a) mit einem Stellglied ausgestattet, welches einen Verstellkolben 24 mit einer Kolbenstange 24a und einer Rückstellfeder 25 aufweist; die Verschiebung der Kolbenstange 24a relativ zum Stromregler 23 hat eine Veränderung der Größe des Durchlaßquerschnitts zur Folge.
  • Bei der in Rede stehenden Ausführungsform sind das Stellglied und der Stromregler derart ausgebildet, daß bei abnehmendem Arbeitsdruck p0 (entsprechend einer Verschiebung der Kolbenstange 24a nach oben) der Stromregler 23 derart beeinflußt wird, daß der eingestellte Sollwert des Volumenstroms einen größeren Wert annimmt. Diese Verstellung in Richtung auf einen größeren Sollwert des Volumenstroms ist gleichbedeutend mit einer Verkürzung der zweiten Zeitverzögrung Δt2.
  • Falls die obere Kolbenfläche ASK über die von der Vorsteuerleitung 20 ausgehende Steuerleitung 26 mit einem höheren Arbeitsdruck p0 beaufschlagt wird, verschiebt sich die Kolbenstange 24a entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 25 nach unten, wodurch der Durchlaßquerschnitt des Stromreglers 23 verkleinert wird.
  • Da sich - wie bereits erwähnt - der Arbeitsdruck mit zunehmendem Reflexionsgrad R erhöht, erfährt die zweite Zeitverzögerung Δt2 in Abhängigkeit von der Einstellung des Stromreglers 23 die beschriebene Änderung.
  • Der Stromregler 23 im Zusammenwirken mit dem zugehörigen Stellglied stellt also sicher, daß in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck bzw. Systemdruck die zweite Zeitverzögerung Δt2 - und damit der Rest-Rückhub des Schlagkolbens - materialabhängig angepaßt wird: Bei kleiner werdendem Reflexionsgrad R und dementsprechend abnehmendem Arbeitsdruck bzw. Systemdruck wird der Rest-Rückhub kürzer, bei größer werdendem Reflexionsgrad dementsprechend länger.
  • Die Wirkungsweise des Stromreglers 23 läßt sich dadurch vorteilhaft abändern, daß der Rückstellkraft der Rückstellfeder 25 eine einstellbare, konstante Zusatzkraft parallelgeschaltet ist, welche ebenfalls einer Verschiebung des Verstellkolbens 24 in Richtung auf die Rückstellfeder 25 entgegenwirkt. Diese Zusatzkraft läßt sich in einfacher Weise dadurch erzeugen, daß die Rückstellfeder 25 eine Vorspannung erhält, unter deren Wirkung sie an einer nicht dargestellten Anschlagfläche in Anlage gehalten wird.
  • Eine Erhöhung der Vorspannung hat zur Folge, daß der über den Stromregler 23 vorgegebene Sollwert des Volumenstroms bei gleichem Arbeitsdruck bzw. Systemdruck p0 größer wird. Dadurch wird Δt2 kleiner und nimmt bei gleichem Arbeitsdruck bzw. Systemdruck und gleichem Reflexionsgrad die Größe des Rest-Rückhubs ab. Dementsprechend verschiebt sich der Punkt R0 auf der Kennlinie nach rechts. Durch die Größe der Vorspannkraft läßt sich also der Grenzwert R0 des Reflexionsgrads R vorgeben bzw. verändern, von dem ab der Sollwert des Stromreglers 23 und damit die Größe der zweiten Zeitverzögerung Δt2 - wie in Fig. 2c und 2d dargestellt - für den Rest-Rückhub die bestimmende Größe ist.
  • Falls beispielsweise Δt2 mit abnehmendem Reflexionsgrad R kleiner wird, wird der Rest-Rückhub des Schlagkolbens (und somit dessen Kolbenhub) kleiner: Dementsprechend steigt die Schlagzahl z an, da die Zeitspanne T für einen Arbeitszyklus einen kleineren Wert annimmt.
  • Die Ausführungsformen gemäß Fig. 14 und 15 sollen im Rahmen der Erfindung ebenfalls dem Gedanken Rechnung tragen, daß mit zunehmendem Reflexionsgrad R der Arbeitsdruck bzw. Systemdruck ansteigt und dementsprechend die zweite Zeitverzögerung Δt2 größer werden soll.
  • Abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 9 geht dabei die Vorsteuerleitung 20 (unter Fortfall des Verzögerungsglieds 18) unter Zwischenschaltung einer Verstellblende 27 und eines dazu parallel geschalteten Rückschlagventils 28 in die Umsteuerleitung 13 über. Von der Druckleitung 8 geht darüber hinaus eine Steuerleitung 29 aus, über welche eine Fläche AV3 des Vorsteuerventils 14 druckbeaufschlagt ist.
  • Die beiden in Rede stehenden Ausführungsformen unterscheiden sich dadurch, daß bei der Ausführungsform gemäß Fig. 14 die mit der Druckleitung 8 verbundene Rückstelleitung 17 mit einem Druckminderventil 30 ausgestattet ist, während die Ausführungsform gemäß Fig. 15 eine auf das Vorsteuerventil 14 einwirkende Rückstellfeder 31 aufweist.
  • Das Druckminderventil 30 (vgl. Fig. 14) reduziert in der Rückstelleitung 17 den Arbeitsdruck bzw. Systemdruck auf einen fest vorgegebenen Wert, welcher die Fläche AV1 beaufschlagt und somit eine konstante Kraft in Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils 14 hervorruft. Dieser Kraft in Öffnungsrichtung wirken die an den Flächen AV2 und AV3 angreifenden Druckkräfte entgegen.
  • Der Regeldruck in der Vorsteuerleitung 20 stellt sich so ein, daß am Vorsteuerventil 14 ein Kräftegleichgewicht vorhanden ist.
    Dementsprechend nimmt der Regeldruck in der Vorsteuerleitung 20 mit steigendem Arbeitsdruck ab und umgekehrt.
  • Der die Verstellblende 27 durchfließende Volumenstrom, welcher sich aufgrund der Druckdifferenz zwischen den Leitungen 20 und 13 einstellt, bestimmt die Verstellgeschwindigkeit des Vorsteuerventils 14 und dementsprechend die Größe der zweiten Zeitverzögerung Δt2.
  • Falls mit steigender Größe des Reflexionsgrads R der Arbeitsdruck ansteigt, werden aufgrund des Kräftegleichgewichts am Vorsteuerventil 14 der Regeldruck in der Vorsteuerleitung 20 und die Druckdifferenz an der Verstellblende 27 kleiner. Dies hat zur Folge, daß der Volumenstrom durch die Verstellblende 27 abnimmt, die Geschwindigkeit des Vorsteuerventils 14 kleiner und die zweite Verzögerungszeit Δt2 (wie gewünscht) größer wird.
  • Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15 wird die in Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils 14 wirkende Rückstellkraft durch die bereits erwähnte Rückstell-Feder 31 erzeugt. Im übrigen gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 14: Mit zunehmender Größe des Reflexionsgrads R wird der Arbeitsdruck größer. Aufgrund des am Vorsteuerventil 14 herrschenden Kräftegleichgewichts nimmt der durch die Verstellblende 27 hindurchtretende Volumenstrom ab, da mit steigendem Arbeitsdruck der Regeldruck in der Vorsteuerleitung 20 fällt. Dementsprechend sinkt die Verstellgeschwindigkeit des Vorsteuerventils 14 mit der Folge, daß die zweite Zeitverzögerung Δt2 (wie gewünscht) einen größeren Wert annimmt.
  • Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch Verwendung einfacher und wenig störanfälliger Zusatzelemente die Möglichkeit geschaffen wird, die von einem Schlagwerk erzeugte Schlagkraft selbsttätig an die Härte des zu bearbeitenden Materials anzupassen. Dies hat auch zur Folge, daß die Wirtschaftlichkeit des Schlagwerks verbessert und seine Beanspruchung herabgesetzt wird.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Beeinflussung des Betriebsverhaltens eines Schlagwerks mit einem Schlagkolben, der durch Beaufschlagung mit einem fluiden Antriebsmittel unter Einwirkung einer Steuerung wechselweise einen Arbeitshub in Schlagrichtung und einen Rückhub ausführt,
    wobei während des Arbeitshubs wegabhängig vom Schlagkolben zu einem Anfangszeitpunkt (T1) ein Auslösesignal erzeugt wird, welches die Umschaltung der Steuerung in die Rückhubstellung einleitet, und wobei die Steuerung die Rückhubstellung mit einer für alle Schlagzyklen nahezu konstanten Zeitverzögerung (Δt1) zu einem Endzeitpunkt (T2) erreicht, der nach Vollendung des Arbeitshubs liegt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine direkt oder indirekt vom Schlagkolben ausgelöste zweite, mit dem Betriebsdruck veränderliche Zeitverzögerung (Δt2) in Lauf gesetzt wird mit der Folge, daß der Schlagkolben während der Zeitverzögerung Δt1 zunächst einen vom Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials abhängigen Rückhub und - nach Umschalten der Steuerung in die Rückhubstellung - einen Rest-Rückhub ausführt, der mit zunehmender Größe des den Betriebsdruck verändernden Reflexionsgrads zunimmt, wobei zum Endzeitpunkt (T4) der zweiten Zeitverzögerung (Δt2) unabhängig von der Schlagkolbenstellung die Umschaltung der Steuerung in die Arbeitshubstellung eingeleitet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangszeitpunkt (T3) der zweiten Zeitverzögerung (Δt2) mit dem Endzeitpunkt (T2) der Zeitverzögerung (Δt1) zusammenfällt.
  3. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzögerungszeit (Δt2) so gewählt wird, daß die Umschaltung der Steuerung zum Endzeitpunkt (T4) derart eingeleitet wird, daß der Schlagkolben bei einem bestimmten Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials unterhalb des größtmöglichen Reflexionsgrads den konstruktiv vorgesehenen maximalen Rückhub ausführt.
  4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitverzögerung (Δt2) wegabhängig vom Schlagkolben über eine Endabschaltung derart unterbrochen wird, daß die Umschaltung der Steuerung in die Arbeitshubstellung spätestens zu dem Zeitpunkt beendet ist, zu dem der Schlagkolben den konstruktiv vorgegebenen oberen Umkehrpunkt erreicht hat.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzögerungszeit (Δt2) so gewählt ist, daß der Schlagkolben bei größtmöglichem Reflexionsgrad des zu bearbeitenden Materials den konstruktiv vorgegebenen oberen Umkehrpunkt erreicht.
  6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der zweiten Verzögerungszeit (Δt2) die Umschaltung der Steuerung in die Arbeitshubstellung wegabhängig eingeleitet wird, falls die zweite Verzögerungszeit (Δt2) abgelaufen ist und der Schlagkolben zum Endzeitpunkt (T4) weniger als einen vorgegebenen Mindest-Rückhub zurückgelegt hat.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mindest-Rückhub auf eine Größe zwischen 20 und 50 % des konstruktiv vorgesehenen maximalen Rückhubs festgelegt ist.
  8. Fluidbetriebenes Schlagwerk (1) zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem in einem Arbeitszylinder (2) beweglichen und auf ein Werkzeug (4) aufschlagenden Schlagkolben (3) sowie einer Steuerung mit einem in einem Steuerventil (5) beweglichen Steuerschieber (5a), wobei der Schlagkolben (3) zwei unterschiedlich große Kolbenflächen (A1, A2) aufweist, von denen die kleinere, in Richtung des Rückhubs wirksame Kolbenfläche (A2) ständig mit einer unter Arbeitsdruck stehenden Druckleitung (8) und die größere, in Richtung des Arbeitshubs wirksame Kolbenfläche (A1) über das Steuerventil (5) wechselweise mit der Druckleitung (8) und einer drucklosen Rücklaufleitung (10) verbunden ist
    und wobei der Steuerschieber (5a) zwei unterschiedlich große, in zueinander entgegengesetzter Bewegungsrichtung wirksame Schieberflächen aufweist, deren kleinere, in Richtung der Rückhubstellung des Steuerschiebers (5a) auf diesen einwirkende Schieberfläche (AS1) ständig mit der Druckleitung (8) und deren größere Schieberfläche (AS2) über eine zwischen den Kolbenflächen (A1, A2) angeordnete Umfangsnut (3c) jeweils lediglich zeitweilig sowie abwechselnd mit der Druck- bzw. der Rücklaufleitung (8 bzw. 10) in Verbindung steht,
    gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    - die größere Schieberfläche (AS2) ist über eine Zusatzleitung (16) an den Ausgang eines mit einer Rückstellung (17 bzw. 23) versehenen Vorsteuerventils (14) angeschlossen, welches durch der Wirkung der Rückstellung entgegengerichtete Kraftbeaufschlagung aus seiner Öffnungs- in die Sperrstellung überführt werden kann, wobei die der Rückstellung entgegenwirkende Verstellkraft dadurch hervorgerufen wird, daß der an der größeren Kolbenfläche (A1) anliegende Arbeitsdruck über eine Vorsteuerleitung (20) auf eine Verstellfläche (AV2) des Vorsteuerventils (14) einwirkt;
    - dem Vorsteuerventil (14) ist ein Verzögerungsglied (18) zugeordnet, unter dessen Wirkung das Vorsteuerventil mit in Abhängigkeit vom Betriebsdruck sich einstellender Zeitdauer (Δt2) verzögert aus der Sperr- in die Öffnungsstellung umschaltet; und
    - das Vorsteuerventil (14) ist eingangsseitig entweder und unmittelbar oder - abhängig von der Stellung des Schlagkolbens (3) innerhalb des Arbeitszylinders (2) - lediglich zeitweilig über den von der kleineren Kolbenfläche (A2) mitbegrenzten vorderen Zylinderraumabschnitt (2b) an die Druckleitung (8) angeschlossen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied aus einem Stromregler (23) mit druckabhängig verstellbarem Sollwert besteht, welcher ummittelbar oder mittelbar über die Umsteuerleitung (13) für die Beaufschlagung der größeren Kolbenfläche (A1), die von der Steuerung (Steuerventil 5) ausgeht, mit der Rücklaufleitung (10) in Verbindung steht.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stromregler (23) in Richtung auf das Vorsteuerventil (14) ein Rückschlagventil (19) parallelgeschaltet ist, welches die Schließstellung einnimmt, während das Vorsteuerventil (14) aus seiner Sperr- in die Öffnungsstellung umschaltet.
  11. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitig mit dem Vorsteuerventil (14) verbundene Eingangsleitung (15) - in Längsrichtung des Schlagkolbens (3) gesehen - zwischen der Einmündung (8a) der Druckleitung (8) in den vorderen Zylinderraumabschnitt (2b) und der Einmündung (9a) der Steuerleitung (9) in dem Zylinderraum derart angeordnet ist, daß ihre Einmündung (15a) in den Zylinderraum im Aufschlagzeitpunkt des Schlagkolbens (3) durch diesen verschlossen ist.
  12. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzleitung (16) mit einem Wechselventil (21) ausgestattet ist, welches gleichzeitig mit der Rücklaufleitung (10) in Verbindung steht.
  13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuerleitung (13) über das Rückschlagventil (19) mit der Vorsteuerleitung (20) in Verbindung steht und daß der Stromregler (23), welcher dem Rückschlagventil (19) bezüglich der Vorsteuerleitung (20) parallelgeschaltet ist, fortwährend an die Rücklaufleitung (10) angeschlossen ist.
  14. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 und 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied aus einer Verstellblende (27) mit fest eingestelltem Querschnitt besteht und durch das Vorsteuerventil (14) einerseits in Schließrichtung über eine erste Fläche (AV2) durch den Arbeitsdruck (Systemdruck) und über eine zweite Fläche (AV3) durch den Druck in einer Steuerleitung (29) und andererseits in Öffnungsrichtung durch einen Druck beaufschlagt ist, der über ein Druckminderventil (30) fest eingestellt ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (14) in Öffnungsrichtung mit einer mechanisch erzeugten Rückstellkraft (Rückstellfeder 31) beaufschlagt ist.
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