FI125012B

FI125012B - Oscillation mechanism

Info

Publication number: FI125012B
Application number: FI20100067A
Authority: FI
Inventors: Pauli Antero Kokkonen
Original assignee: Pauli Antero Kokkonen
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2015-04-30
Also published as: FI20100067A; FI20100067A0

Description

Värähtelymekanismi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen värähtelymekanismi. Erityisesti tämän keksinnön kohteena ovat nestepaineella toimivat iskukoneistot, kuten iskuvasarat ja iskuporakoneet.This invention relates to a vibration mechanism according to the preamble of claim 1. In particular, the present invention relates to fluid-operated impact machines, such as hammers and percussion drills.

Tunnetuissa nestepaineella toimivissa värähtelykoneistoissa on erilaisia toimintatapoja. Useissa tapauksissa sylinteri-mäntä tyyppisen värähtelijän ohjaus on toteutettu erillisellä suuntaventtiilillä tai luistin tyyppisellä jakajalla. Eräs tällainen tunnettu värähtely mekanismi, jota voidaan käyttää värähtelevässä nestepaineella toimivassa toimilaitteessa, kuten porakoneessa on esitetty US Patentti 4,039,033 yhteydessä. Tämän tyyppisessä ratkaisussa on edestakaisin liikkuva luistintyyppinen nestepaineen jakaja. Iskukoneiston taajuus määräytyy jakajan edestakaisesta siirtymisnopeudesta, joka puolestaan on riippuvainen iskukoneiston työpaineesta. Tällaisessa ratkaisussa mekaaninen rakenne on mitoitettu siten että määrättyä työpainetta vastaa tietty iskukoneiston taajuus. Tällöin iskukoneiston taajuuden ja iskukoneiston työpaineen toisistaan riippumaton säätö voi olla ongelmallinen. Toinen tunnettu nestepaineella toimiva värähtelymekanismi on esitetty DE 4115487 C1 patenttihakemuksen yhteydessä. Tässä erillinen pyörivä karaventtiili on yhdistetty värähtelymekanismin männänvarteen. Järjestely on mahdollinen vain tietyntyyppisissä sovellutuksissa, lisäksi tällainen järjestely on myös teknisesti monimutkainen, aiheuttaen lukuisia huolto-ja vaurioitumismahdollisuuksia.Known fluid vibration machines have different modes of operation. In many cases, the control of a cylinder-piston type oscillator is implemented by a separate directional valve or a slider type divider. One such known vibration mechanism which can be used in a vibrating fluid actuator such as that described in U.S. Patent 4,039,033 is a drill. This type of solution has a reciprocating skate-type fluid pressure divider. The frequency of the impactor is determined by the reciprocal of the divider, which in turn depends on the working pressure of the impactor. In such a solution, the mechanical structure is dimensioned so that a given frequency of the impact machine corresponds to a given working pressure. In this case, adjusting the frequency of the impactor and the working pressure of the impactor independently can be problematic. Another known fluid-pressure oscillating mechanism is disclosed in DE 4115487 C1. Here, a separate rotary spindle valve is connected to the piston rod of the vibration mechanism. An arrangement is only possible for certain types of applications, and such an arrangement is also technically complex, causing numerous maintenance and damage opportunities.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvattuja puutteita ja saada aikaan värähtelymekanismi, joka mahdollistaa yksinkertaisen ja kompaktin iskukoneiston, sekä mahdollistaa värähtelytaajuuden ja männän työpaineen toisistaan riippumattoman säädön.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide an oscillation mechanism which enables a simple and compact impact mechanism, as well as allowing an independent adjustment of the oscillation frequency and the working pressure of the piston.

Tämä tarkoitus voidaan keksinnön mukaisesti saavuttaa käyttämällä pyörivää männän sylinteriputkea, jossa on virtauskanavat männän ohjaukseen, sekä pyörityselin sylinteri putken pyörittämiseksi. Tällöin männän sylinteriputki toimii männän työtilana, sekä värähtelykoneiston taajuuden säätöelimenä.According to the invention, this object can be achieved by using a rotary piston cylinder tube having flow passages for piston control and a rotating member cylinder for rotating the tube. In this case, the cylinder tube of the piston acts as a working space for the piston and as a frequency control member for the oscillating machine.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle värähtelymekanismille on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the vibration mechanism of the invention is characterized in what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Seuraavassa kuvataan keksintöä lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, jotka osittaisina leikkauskuvantoina esittävät yhtä keksinnön mukaista värähtelymekanismia, jota voidaan soveltaa esimerkiksi hydrauliseen iskuvasaraan. Kuvassa Fig. 1 värähtelykoneisto on esitetty sivukuvantona ja päällykuvantona. Kuvassa Fig. 2 on esitetty sovellutus jossa ko. värähtelymekanismi on esitetty iskutyökalusovellutuksen yhteydessä.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which, in partial sectional views, show one of the vibration mechanisms of the invention which can be applied, for example, to a hydraulic hammer. In Figure 1, the oscillation mechanism is shown in side view and in plan view. Figure 2 illustrates an embodiment wherein the vibration mechanism is shown in connection with the impact tool application.

Iskukoneiston värähtelymekanismi muodostuu kokoonpano kuvan Fig. 1 mukaisesti rungosta 22 jonka sisällä sylinteriputki 1 pääsee pyörimään sylinterin pyörimistilassa 6. Sylinterin pyöritysmekanismi 11 on laakeroitu runkoon. Pyörivän sylinteriputken sisällä, männän työtilassa 7, liikkuu mäntä 14 oikean-ja vasemman ääriasennon välillä. Männän kiinteänä osana on myös männänvarsi 21. Kokoonpanoon kuuluu myös tukiholkit 18 ja 19. Lisäksi värähtelymekanismiin kuuluu nestepainelähde 15.The oscillating mechanism of the impact mechanism is constituted by the body 22 according to Fig. 1, within which the cylinder tube 1 can rotate in the cylinder rotation space 6. The cylinder rotation mechanism 11 is mounted on the body. Within the rotating cylinder tube, in the piston work space 7, the piston 14 moves between the right and left extreme positions. The piston also has an integral part of the piston rod 21. The assembly also includes support sleeves 18 and 19. In addition, the vibration mechanism includes a fluid pressure source 15.

Kuvassa Fig. 1 mäntä on oikeassa ääriasennossa ja kuvan tilanteessa nestepainelähteen paine vaikuttaa virtausaukkoihin 2 ja 3. Mäntä on oikeassa ääriasennossa ja juuri vaihtamassa liikesuuntaansa ja sylinteriputki on kääntymässä pyörimissuunnan mukaisesti. Edellä kuvatun mukaisesti virtausaukko 3 avautuu nestepainevirtaukselle sylinteriputken virtauskanavan 9 kautta männän oikean puoleiseen painetilaan 12. Edellä mainitussa tilanteessa virtauskanavan virtaus kulkee osittain päätyvaimennus kanavan 16 kautta päävirtauskanavan 17 ollessa hetkellisesti suljettu. Tuki holkit 18 ja 19 rajoittavat männän asemaa päätyasennoissa, niin että päätyvaimennuskanavat eivät sulkeudu missään tilanteessa. Tukiholkit myös tukevat sylinteriputkea. Samaan aikaan männän vasemman puolen painetilasta 13 paine vapautuu sylinteriputken virtauskanavan 8 kautta avautuvaan rungon virtausaukkoon 4, josta nestevirtaus ohjautuu paineettomaan linjaan T. Paineen ja virtauksen nousu oikeanpuoleisessa painetilassa 12 aiheuttaa männän siirtymisen vasempaan päätyasentoon. Männän liikkuessa vasemmalle, se samalla työntää männän vasemman painetilan 13 nesteen virtausaukkojen 8 ja 4 kautta paineettomaan linjaan T. Kuvan mukaisesti rungon virtausaukot 2 ja 5 ovat suljettuja männän liikkuessa oikealta vasemmalle, sylinterin tehdessä pyörähdysliikettään. Värähtelymekanismin rakenne on symmetrinen ja sylinteriputken pyörähdettyä 180 astetta edellä kuvattu männän liike tapahtuu päinvastaiseen suuntaan, jolloin rungon paineaukot 3 ja 4 ovat suljettuja ja painelähteen paine ja nestevirtaus vaikuttaa mäntään rungon virtausaukon 2 kautta ja virtaus paineettomaan linjaan T tapahtuu virtausaukon 5 kautta. Edellä kuvattu liikesarja toistuu niin kauan kuin sylinteriputkea pyöritetään ja männän liikkeen taajuus on riippuvainen sylinteriputken pyörimisnopeudesta. Sylinteriputken virtauskanavat 8 ja 9 ovat symmetrisiä ja niissä on kuvan mukaiset päätyvaimennuskanavat 16 sekä päävirtauksen kanavat 17. Päätyvaimennuskanava sallii nesteen vaimennetun virtauksen männän suljetusta päätyasennosta, tilanteessa jossa mäntä sulkee sylinterin päävirtauksen kanavan 17 männän tehdessä maksimaalisen iskun. Päätyvaimennuskanava sallii myös tarvittavan työpainevirtauksen toiseen suuntaan, jotta päävirtaus kanava 17 voi aueta, kuten kuvan Fig. 1 alkutilanteessa voidaan nähdä.In Fig. 1, the piston is in the right extreme position and in the picture situation the pressure of the fluid pressure source influences the flow openings 2 and 3. The piston is in the right extreme position and just reversing its movement direction and the cylinder tube is rotating. As described above, the flow port 3 opens to the fluid pressure flow through the cylinder tube flow channel 9 to the right piston pressure space 12. In the above situation, the flow channel flow partially passes through the end damping channel 16 with the main flow channel 17 temporarily closed. The support sleeves 18 and 19 limit the position of the piston in the end positions so that the end damping channels do not close under any circumstances. The support sleeves also support the cylinder tube. At the same time, the left-hand side of the piston from the pressure chamber 13, the pressure is released from the cylinder tube through the flow channel 8 opens, the body flow port 4, through which the liquid flow is directed to the pressure-line T. The pressure and flow rising from the right side of the pressure chamber 12 causes displacement of the piston to the left end position. As the piston moves to the left, it simultaneously pushes the piston's left pressure chamber 13 through the fluid flow openings 8 and 4 to the unpressurized line T. As shown, the body flow openings 2 and 5 are closed as the piston moves from right to left while the cylinder rotates. The oscillation mechanism is symmetrical in structure and, after rotation of the cylinder tube by 180 degrees, the piston movement described above occurs in the opposite direction, with the body pressure openings 3 and 4 closed and the pressure source and fluid flow affecting the piston through the body flow port 2. The above sequence of motion is repeated as long as the cylinder tube is rotated and the piston movement frequency is dependent on the cylinder tube rotation speed. The cylinder duct flow channels 8 and 9 are symmetrical and have end damping channels 16 and main flow ducts 17 as shown in the figure. The end ducting channel allows damped flow of fluid from the piston closed end position in a situation where the piston closes the main flow duct 17. The end damping channel also allows the required working pressure flow in the other direction to allow the main flow duct 17 to open, as can be seen in the initial state of Figure 1.

Kuvassa Fig. 2 Iskukoneisto 24 on yhdistetty iskutyökalurunkoon 25, isku koneisto on oikeassa ääriasennossa ja valmiina aloittamaan iskun kohti lyöntityökalua 27. Iskukoneiston männänvarren iskupinta 26 tavoittaa työkalun männän vasemmassa ääriasennossa ja palaa takaisin jatkaen liikettä värähtelymekanismin ohjaamana, kuten edellä on selitetty.In Figure 2, the percussion mechanism 24 is connected to the percussion tool body 25, the percussion mechanism is in the right extreme position and ready to initiate an impact toward the percussion tool 27. The percussion piston rod striking face 26 reaches the tool in the left piston position.

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella myös kuvatusta poikkeaviakin ratkaisuja. Pyöritysmekanismia voi käyttää erilaiset toimilaitteet 23, kuten neste-, ilma-tai sähkömoottori. On myös mahdollista käyttää sylinteriputkea moottorin roottorina, esimerkiksi suorassa sähkö- tai nestemoottorikäytössä. Sylinteriputken virtauskanavien ajoitus voi myös olla erilainen verrattuna edellä esitetyn 180 asteen vaiheistuksen. Sylinteriputken pyöritys voi olla myös edestakainen liike. Tuki holkit voidaan myös valmistaa kiinteäksi osaksi sylinteriputkea 1 tai runkoa 22. Männän liikettä voidaan mekaanisesti rajoittaa, niin että päätyvaimennus ominaisuus ei ole käytössä, esimerkiksi kuvan Fig2 tilanteessa työkalu 27 voi rajoittaa männän iskun ennen päätyvaimennuskanavan toimintaa. Myös muuntyyppiset iskun rajoitus ja mittaus menetelmät ovat mahdollisia, kuten männän tai männänvarren sähköiset aseman tunnistus elimet, joiden ohjaamana voidaan rajoittaa ja säätää männän asemaa ja liikenopeutta sekä kerätä tietoa männän liikkeestä. Männän 14 edestakainen liike on myös mahdollista sitoa suhteessa runkoon 22 niin että männänvarsi 21 ainoastaan liukuu edestakaisin rungossa ja sylinteriputki näin ollen pyörii männän suhteen. Männän edestakainen liike on myös mahdollista sitoa sylinteriputkeen 1, jolloin mäntä ainoastaan liukuu edestakaisin sylinteriputkessa ja mäntä ja männänvarsi pyörivät rungossa. Värähtelymekanismin käytön ei tarvitse rajoittua ainoastaan iskukoneisto tyyppisiin koneistoihin. Värähtelymekanismin männänvarsi voidaan yhdistää erilaisiin koneistoihin, kuten mäntä- tai kampikoneistoihin, jotka voivat käyttää esimerkiksi pumppu-ja moottorikoneistoja neste-ja kaasukäyttöihin.Solutions other than those described may also be contemplated within the scope of the invention. The rotation mechanism may be actuated by various actuators 23, such as a fluid, air or electric motor. It is also possible to use the cylinder tube as a motor rotor, for example in direct electric or liquid motor operation. The timing of the cylinder tube flow channels may also be different from the 180 degree phasing described above. Rotation of the cylinder tube may also be a reciprocating motion. The support sleeves may also be manufactured as an integral part of the cylinder tube 1 or body 22. The movement of the piston may be mechanically limited so that the end damping feature is disabled, for example in Fig. 2, the tool 27 may limit the stroke of the piston. Other types of stroke limiting and measuring methods are also possible, such as electric piston or piston rod position sensing elements, which can control and adjust piston position and movement speed and collect piston movement information. It is also possible to engage the reciprocating movement of the piston 14 relative to the body 22 so that the piston rod 21 merely slides back and forth within the body and the cylinder tube thus rotates relative to the piston. It is also possible to engage the reciprocating motion of the piston in the cylinder tube 1, whereby the piston merely slides back and forth in the cylinder tube and the piston and piston rod rotate in the body. The use of the vibration mechanism need not be limited to those of the percussion type. The piston rod of the vibration mechanism can be connected to a variety of machines, such as piston or crank drives, which can use, for example, pump and motor drives for fluid and gas drives.

Claims

Vibration mechanism according to Claim 1, characterized in that the piston working space (7) has support sleeves (18) and (19) for positioning the end damping channel (16) with respect to the piston (14) such that movement of the piston (14) is restricted to keep the end damping channel (16) open.

1. Oscillationsmechanism som omfattar - en stomme (22) försedd med stommens utströmningsöppningar (2), (3) anslutna till en vätsketryckkälla (15) och stommens utströmningsöppningar (4), (5) anslutna till en avledningslinje (T) såström också commercial contact contact rotationutrymme (6) av en cylinder, flash rotationutrymme uppvisar et roterande cylinderrör (1), - et cylinderrör (1) med et invändigt arbetsutrymme (7) för en flask, i flashing utrymme en flask (14) utför en fram- och återgående rörelse på den freq som cylinderrörets rotationshastighet har bestämt, - änddämpningskanaler (16) i cylinderröret (1) på lied sidor på et avstånd från varandra är cylinderrörets interestudströmningskanaler (17) placer (17) ), (9) som finns på cylinderrörets yttre periferi så att huvudutströmningskanalema (17) och änddämpningskanalema (16) fogar kolvens tryckutrymmen (12), (13) inuti cylinderröret (1) via cylinderrörets utströmningskanaler (8), (9) på cylindenörets yttre peripheral samman med stommens utströmningsöppningar (2), (3), (4) och (5) när cylinderröret (1) roterar, - cylinderns roteringsmekanism (11) ) som lørrad till stommen (22) och som kopplas till cylinderröret (1) för att rotera det, - piston tryckutrymmen (12), (13) inuti cylinderröret (1) på kolens (14) bägge sidor, där tryckvariationen i utrymmet förflyttar flask (14), - stödhylsor (18), (19) inuti cylinderröret (1) i flask arbetsutrymme (7) för att begränsa flask (14) rörelse, - en flask (14) försedd också med en kolvstång (21) som en fast del av flashing, flashing förflyttar sig i flashing arbetsutrymme (7) mellan ändpositionema, samt - en vätsketryckkälla (15) med uppgift att överföra vätsketryckströmningen genom stommens utströmningsöppningar (2), (3) avg (2), (3) ) som i cylind erröret (1) and placerad så att då kolven (14) har förflyttat sig till den ena ändan och Stängt cvlinderrörets huvudutströmningskanal (17), fogar änddämpningskanalen (16) när med kolvens tiyckutrymme (12), (13) fvören (12), (13) fellow (14) riktning.

2. rv ^ illarinnsmekamjan enligt patentkrav 1, kännetecknad av att kolvens arbetsutrymme (7) uppvisar stödhylsor (18) och (19) för att montera änddämpningskanalen (16) i förhållande till kolven (14) så attänsse (14) att hålla änddämpningskanalen (16) öppen.